JP6557125B2 - 超音波減肉検査方法および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、非破壊検査技法の一種である超音波探傷法による配管等の減肉現象を検査する減肉検査方法および検査装置に関する。

近年、原子力発電所において減肉による大口径配管破断を経験し、これによって火力・原子力発電所における配管の該当部所において超音波厚さ測定法による減肉検査が一斉に実施された。

検査対象箇所や測定方法などは、日本機械学会が作成した技術規格「日本機械学会発電用設備規格 配管減肉管理に関する技術規格」に基づいて厳格に管理されている。設備管理者は規格に則り、減肉が起こりやすい箇所について、配管内面の多重反射エコーに基づいて配管の軸方向と周方向を数十ｍｍ間隔で肉厚計測する。

計測の対象となっている配管減肉事象は、流れ加速型腐食（ＦＡＣ）と液滴衝撃エロージョンである。ＦＡＣとは、水単相流または配管管壁に液膜が形成されるような二相流の流体条件において配管壁面近傍の流れにより物質移動が促進されて腐食が加速する減肉事象である。

ＦＡＣが発生すると配管の減肉が広範囲にわたって徐々に進展し、適切な管理がなされない場合には配管破断に至るため、減肉管理上は最も重要性が高い。

一方、液滴衝撃エロージョンは高速二相流の系統で液滴が配管壁面に高速で衝突し、発生する衝撃力により配管材料が減肉する現象である。

原子力プラントの場合、検査の対象となる配管の多くは足場が必要となる高所に設置されており、さらに、そのほとんどは保温材が巻かれている。よって、減肉検査を実施する際には、足場を設置し、保温材を取り外してから減肉検査を実施しなくてはならない。さらに、測定後には、保温材を取り付け直し、足場を撤去する必要がある。

これは多大な労力と時間を要する作業であり、検査作業のコストに大きく影響する。

そのため、検査工数削減のための新たな検査手法が望まれていた。配管検査の工数削減の課題は原子力分野に限った話ではなく、石油業界やガス業界など、配管を扱う産業分野において共通した課題である。

そこで、近年は、超音波を用いて配管の肉厚や傷などを効率よく検査する、さまざまな装置および方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、配管に少なくとも３つの超音波送受信器を離散的に設け、これらの送受信器間で送受信される超音波信号に基づき、配管に発生した腐食や浸食による傷の場所と大きさ、また配管内部に付着したスケール等を測定する方法が開示されている。

特許文献１によれば、一つの超音波送受信器から出力されたパルス超音波が配管の管壁を伝播して傷に到達し、一部の超音波はこの傷で反射する。さらに、反射波は元の超音波送受信器に戻るとともに、他の場所に設置された超音波送受信器でも検出される。そして、これらの反射波の伝播時間に基づき三角測量などの手法により傷の位置を算出できる。

また、特許文献２には、地中または海底に布設されたパイプラインの孔食を検出する方法として、一組の測定回路に複数のセンサとパルサーとを接続し、各パルサーを順次に一定時間間隔で駆動し、これに同期して各センサを測定回路に時分割的に順次に接続することにより、一組の測定装置で多数の点を検出できるようにした孔食検出方法が開示されている。

このセンサとパルサーは、検査ビグと呼ばれる配管内を移動する装置に搭載されるものである。この方法によれば、測定回路の数を減らして多数のセンサおよびパルサーを検査ビグに搭載することができ、大口径のパイプラインの孔食検出を小さなピッチで行える。

特開２０１５−０５５５５９公報 特開昭６１−１１１４６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、腐食や浸食によって発生するピット（腐食作用が集中して金属表面に発生する小さい凹みや孔）は検出できるが、ＦＡＣによって起こるような緩やかな減肉は超音波が反射しないため検出できない。

また、離散的に比較的少数の超音波送受信器しか設けていないため、管内の減肉の連続的な分布状態を知ることはできない。

また、特許文献２に記載の技術は、検査ビグを配管内に進入させる必要があるが、原子力プラント配管の場合は、検査ビグを進入させること自体が難しいうえに、検査ビグが回収不能になる等の不測の事態が起こる可能性を考えると、リスク管理や検査規格の観点から、このような技術を原子力プラントへ適用することはほぼ不可能と言わざるを得ない。

本発明の目的は、検査ビグを配管内の挿入することなく、かつ、配管の緩やかな減肉の有無と分布状況とを効率よく検査可能な超音波減肉検査方法および検査装置を実現することである。

本発明は上記目的を達成するために、次のように構成される。

超音波減肉検査方法において、検査対象物の表面に複数の超音波センサを配置し、上記複数の超音波センサを時間的に周波数を変化させた周波数変調波信号により励振し、上記検査対象の内部に超音波を供給し、上記検査対象の内部に供給された超音波による上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する複数のエコー信号を受信し、受信した上記複数のエコー信号を互いに合算し、上記複数のエコー信号を互いに合算した信号と、上記周波数変調波信号との相互相関から、上記合算した信号の第１ピークと、上記周波数変調波信号の第１ピークとの時間差を算出し、算出した上記時間差に基づいて、上記検査対象物の肉厚の変化を検出する。

超音波減肉検査装置において、検査対象物の表面に配置された複数の超音波センサと、上記複数の超音波センサを時間的に周波数を変化させた周波数変調波信号により励振し、上記検査対象の内部に超音波を供給し、上記検査対象の内部に供給された超音波による上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する複数のエコー信号を受信する送受信部と、
上記送受信部が受信した上記複数のエコー信号を互いに合算し、上記複数のエコー信号を互いに合算した信号と、上記周波数変調波信号との相互相関から、上記合算した信号の第１ピークと、上記周波数変調波信号の第１ピークとの時間差を算出し、算出した上記時間差に基づいて、上記検査対象物の肉厚の変化を検出する信号処理収録部とを備える。

検査ビグを配管内の挿入することなく、かつ、配管の緩やかな減肉の有無と分布状況とを効率よく検査可能な配管減肉の検査方法および検査装置を実現することができる。

本発明の実施例１におけるセンサを配管に取り付けた状況を模式的に示した図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明とは異なる例における超音波センサから受信した信号波形を示す図である。 図３における合算超音波波形信号の一回目のエコー付近領域を拡大した図である。 本発明の実施例１による波形図である。 本発明の実施例１における圧縮超音波波形信号の一回目のエコー付近領域を拡大した図である。 本発明の実施例１における送受信部および及び信号処理・収録部の内部ブロック図である。 本発明の実施例２における超音波センサを配管に取り付けた状況を模式的に示した図である。 図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の実施例３における超音波センサを配管に取り付けた状況を模式的に示した図である。 実施例３の説明図である。 本発明の実施例４における超音波センサを配管に取り付けた状況を概念的に示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１におけるセンサを配管に取り付けた状況を模式的に示した図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１、図２において、配管１００の周囲には保温材１０２が取り付けられており、配管１００と保温材１０２との隙間には、配管１００の円周方向に等間隔で複数の減肉検査用の超音波センサ１０１−１から１０１−１２が取り付けられている。

超音波センサ１０１−１〜１０１−１２には超音波振動子が内蔵されている。超音波振動子には例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系等の圧電セラミック、単結晶、前記材料と高分子を複合した複合圧電体、あるいはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等に代表される高分子の圧電体等によって形成される。超音波振動子は電圧を超音波に変換して配管内に送信し、あるいは配管内で反射したエコーを電気信号に変換する。

説明を簡単にするため、図１、図２には１２個の超音波センサについて符号を付しているが、超音波センサの員数は、配管１００の直径と周方向の計測ピッチから適切な値に決められ、典型的には周方向の計測ピッチは５ｃｍから１０ｃｍ程度である。また、超音波センサ１０１−１〜１０１−１２と同様な超音波センサが配管１００の軸方向に複数組配列されている。

超音波センサ１０１−１から１０１−１２は、配線１０８により周方向に接続されており、さらに、配線１０８の一部は保温材１０２を貫通する信号取り出し線１０３に接続されている。ただし、信号取り出し線１０３は必ずしも保温材１０２を貫通している必要はなく、たとえば保温材１０２を取り付けた際にできる隙間などから外部に引き出しても構わない。

信号取り出し線１０３の先端には接続端子１０７が取り付けられており、計測時には送受信部１０５の接続端子１０４と接続して、送受信部１０５からの超音波波形信号を送受信することができる。配管１００の軸方向に配置されたその他の超音波センサについても、同様にして計測時には送受信部１０５の接続端子１０４とそれぞれの接続端子とが接続される。

送受信部１０５で受信された超音波波形信号は、信号処理・収録部１０６で適当な信号処理を施された後にメモリ（記憶部）に記録される。上述したように、配管１００の軸方向には、周方向に接続された超音波センサ１０１−１から１０１−１２と同様の超音波センサが複数並んで設置されるが、これら超音波センサの設置ピッチは、要求に合わせて決めれば良いが、典型的には軸方向の設置ピッチは５ｃｍから１０ｃｍ程度である。

配管１００の肉厚の計測の際は、送受信部１０５から発せられたパルサー信号が配線１０８で接続された複数の超音波センサ１０１−１から１０１−１２を同時に駆動（励振）し、配管１００の内部からのエコーにより複数の超音波センサ１０１−１から１０１−１２が励振されて設置位置で計測された超音波波形信号が合算された信号が送受信部１０５に送られ、信号処理を施された後に収録される。この際の信号処理について、図３を用いて詳細に説明する。

図３は、本発明とは異なる例における、超音波センサ１０１−１〜１−１０１−１２から受信した信号波形を示す図であり、図３の２０１−１から２０１−１２は、超音波センサ１０１−１〜１−１０１−１２への入力波形としてパルス波形２０４を用いた場合の超音波センサ１０１−１〜１０１−１２から出力された超音波波形信号である。図３の横軸は時間を示し、図３の左から右に向かって時間が経過している。

超音波センサ１０１−１から１０１−１２が設置された位置の配管１００の相対肉厚を、図３の右端に示す（パーセント表示）。超音波センサ１０１−６および１０１−７の部分の肉厚が最も薄く、超音波センサ１０１−１の肉厚の９５％となっている。超音波波形信号２０１−１から２０１−１２には、それぞれ配管内１００の内面での一回目のエコーと二回目のエコーが現れている。肉厚が薄くなるほどエコーが観測される時刻は早くなる。

送受信部１０５では、超音波波形信号２０１−１から２０１−１２が合算された波形、すなわち合算超音波波形信号２０２が観測される。合算超音波波形信号２０２の形状は、超音波波形信号２０１−１から２０１−１２の位相差に依存して様々に変化する。場合によっては超音波波形信号２０１−１から２０１−１２の正負のピーク同士が打ち消し合うことで、合算超音波波形信号２０２の強度が非常に低くなり、ノイズに埋もれて観測できなくなることもあり得る。

図４は、合算超音波波形信号２０２の一回目のエコー付近領域２０３を拡大した図である。図４には、合算超音波波形信号２０２（実線）と共に合算超音波波形信号３０１（破線）も示した。超音波波形信号３０１は、超音波センサ１０１−１から１０１−１２の位置の相対肉厚がすべて１００％（すなわち、減肉がまったく無い状態）の場合の合算超音波波形信号である。

位相のずれの影響で、合算超音波波形信号２０２のピーク強度は合算超音波波形信号３０１のピーク強度よりも低くなっている。最も肉厚が厚い部分がピーク３０２もしくは３０４に対応し、最も肉厚が薄い部分がピーク３０３もしくは３０５に対応している。

しかし、ピーク３０３と３０５は、正負が逆転しているものの、観測される時刻がほぼ同じである。よって、強度が低い合算信号の比較からは、減肉が発生しているか否かを正確に判断することは困難である。

この課題を解決するために、本発明ではパルス圧縮法を用いたパルス波を超音波センサ１０１−１から１０１−１２への入力波とした。パルス圧縮法は、受信時の信号処理によってパルス波を圧縮し、高いＳＮ比と高い時間分分解能とを同時に得る技術である。信号の受信後に、送信パルス波形と受信波形との相互相関処理を行うことにより、波形が圧縮される。コード化されたパルス波の代表的なものとして、時間と共に周波数が変化する（増加又は減少）するチャープ波がある。本発明の実施例においては、チャープ波を適用する。ただし、本発明は、チャープ波のみに限らず、自己相関関数がデルタ関数状となる信号も適用することができ、例えば、バーカー系、相補系列、Ｍ系列などの種々の波形を適用することができる。

チャープ波パルス圧縮法を用いたチャープ波パルス圧縮法は、時間的に周波数を変化させた周波数変調信号を用いるものであり、レーダ分野等で広く用いられている手法である。つまり、時間とともに線形に周波数が変化するパルス波形（チャープ波）を入力信号として用いるとともに、受信時の信号処理によってパルス幅を圧縮し、高い信号対雑音比（ＳＮ比）と高い時間分解能を同時に得る技術である。パルス幅の圧縮は、入力信号と受信信号の相互相関処理で容易に実現可能である。

図５は、本発明の実施例１による波形図であり、超音波センサ１０１−１〜１−０１−１２への入力波形としてチャープ波４０５を用いた場合の、超音波センサ１０１−１から１０１−１２から出力された超音波波形信号４０１−１から４０１−１２を示す図である。図５の横軸は時間を示し、図の左から右に行くに従って時間が経過するものである。

図５において、図４のパルス波形２０４を用いた場合と同様に、肉厚が薄い部分の一回目のエコーが最も早い時刻に現れている。超音波波形信号４０２は超音波波形信号４０１−１から４０１−１２を合算したものである。超音波波形４０２は、位相のずれの影響で、合算する前のそれぞれの波形に比べて強度が低くなっている。

超音波波形信号４０２とチャープ波４０５の相互相関処理を行った波形が圧縮超音波波形信号４０３である。超音波波形信号４０２とチャープ波４０５との相関が最も高くなる時刻にピークが現れるため、超音波波形信号４０１−１から４０１−１２とはエコーのピーク位置が異なる。圧縮超音波波形信号４０３のピーク位置の時刻に音速（例えば配管を構成する鋼材の縦波音速５，９００ｍ／ｓ）を掛けると板厚（肉厚）が求まる。

図６は、本発明の実施例１における圧縮超音波波形信号４０３（実線）の一回目のエコー付近領域４０４を拡大した図である。図６において、比較のために、超音波センサ１０１−１から１０１−１２の位置の相対肉厚がすべて１００％（すなわち、減肉がまったく無い状態）の場合の圧縮超音波波形信号５０１も破線にて図示してある。

図６において、圧縮超音波波形信号４０３および５０１は、単なる合成波形とは異なり、ピーク強度が、合算前の超音波波形信号の位相のずれの影響を受けない。

すなわち、合算前の超音波波形信号のピークが打ち消し合って弱くなることがない。圧縮超音波波形信号４０３および５０１は、あくまでも入力波形との相関度合いを表しており、その時間拡がり５０５は肉厚分布をそのまま反映している。例えば、圧縮超音波波形信号４０３の右端のピーク５０２は、肉厚１００％の位置の信号成分が寄与しており、左端のピーク５０４（第１ピーク）は肉厚９５％の位置の信号成分が寄与している。減肉が存在しない圧縮超音波波形信号５０１の左端のピーク５０３（第１ピーク）とピーク５０４（第１ピーク）との時間差５０６に音速を掛けた値は、ちょうど肉厚の差と一致する。

減肉現象は経時的に変化する事象であるため、図６に示したように、減肉が発生する前の状態の合算信号（例えば圧縮超音波波形信号５０１）との比較を定期的に実施することで、超音波センサ１０１−１から１０１−１２の範囲に減肉が発生したか否かを判定することが可能である。さらに、圧縮超音波波形信号の時間拡がりの変化から、肉厚の変化量を精度良く見積もることも可能である。製造時に発生した肉厚のばらつきに依存した圧縮超音波波形信号の時間拡がりが観測される場合もあるが、減肉現象は、基準状態からの経時的な変化を観測すればよいため、なんら問題はない。

図７は、送受信部１０５および及び信号処理・収録部１０６の内部ブロック図である。図７において、送受信部１０５は、送信部１０５１、チャープ波発生部１０５２、受信部１０５３、合算部１０５４を備えている。チャープ波発生部１０５２で発生されたチャープ波は送信部１０５１により入力信号として、超音波センサ１０１−１〜１０１−１２に供給され、チャープ波により励振され、超音波が配管１００の内部に供給される。超音波センサ１０１−１〜１０１−１２は、配管１００からのエコー信号を受信し、受信したエコー信号を出力する。超音波センサ１０１−１〜１０１−１２から出力された信号（エコー信号）は、受信部１０５３に供給され、合算部１０５４にて合算される。

信号処理・収録部１０６は、相互相関処理１０６１、時間差比較部１０６２、減肉零波形信号記憶部１０６３、演算部１０６４、肉厚履歴記憶部１０６５、肉厚比較部１０６６、判断部１０６７、表示部１０６８を備えている。

送受信部１０５の合算部１０５４で合算された信号は、相互相関処理部１０６１に供給され、合算された信号とチャープ波形との相互相関処理が行われる。

そして、時間差比較部１０６２において、減肉零波形信号記憶部１０６３に記憶された信号５０１のピーク５０３と、合算信号４０３のピーク５０４との発生時間の差が算出される。次に、時間差比較部１０６２で算出された時間差が肉厚演算部１０６３に供給され、配管１００の肉厚は演算され、演算された肉厚値が肉厚履歴記憶部１０６５に記憶されるとともに、肉厚比較部１０６６に供給される。肉厚履歴記憶部１０６５には、配管１００の基準状態（初期肉厚）からの履歴が記憶されており、肉厚比較部１０６６においては、過去の肉厚と現在測定した肉厚との差、減少率等を算出して判断部１０６７に供給する。

判断部１０６７は、肉厚比較部１０６６にて算出された肉厚差等に基づいて、配管１００の交換が必要か否かを判断し、判断結果と減肉の状況等を表示部１０６８に表示させる。なお、判断部１０６７は、配管１００の減肉の状況を表示部１０６８に表示させるのみを行うように構成することもできる。

以上のように、本発明の実施例１によれば、パルス圧縮法によるチャープ波信号を超音波センサに供給し、配管に超音波を供給し、超音波センサからエコー信号の合算波形と、減肉零の場合の信号との相関により、ピーク時間差を求めて配管の肉厚を演算するように構成したので、検査ビグを配管内の挿入することなく、かつ、配管の緩やかな減肉の有無と分布状況とを効率よく検査可能な配管減肉の検査方法および検査装置を実現することができる。

つまり、ＦＡＣ等によって発生する緩やかな減肉を配管外面から効率よく検査することが可能となる。

（実施例２）
次に本発明の実施例２について説明する。

図８は、本発明の実施例２における超音波センサを配管に取り付けた状況を模式的に示した図であり、図９は図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図８、図９において、配管１００の周囲には保温材１０２が取り付けられており、配管１００と保温材１０２の隙間には、複数の減肉検査用の超音波センサ６０１−１から６０１−６が取り付けられている。説明を簡単にするため、図８には超音波センサが６個の場合を示しているが、超音波センサの員数は軸方向の計測ピッチから適切な値に決める。超音波センサ６０１−１から６０１−６は、配線６０２により軸方向に接続されており、さらに、配線６０２の一部は保温材１０２を貫通する信号引き出し線６０３に接続されている。ただし、信号引き出し線６０３は必ずしも保温材１０２を貫通している必要はなく、たとえば保温材１０２を取り付けた際にできる隙間などから外部に引き出しても構わない。

信号引き出し線６０３の先端には接続端子６０４が取り付けられており、計測時には送受信部１０５の接続端子１０９と接続して、送受信部１０５からの超音波波形信号を送受信することができる。送受信部１０５で受信された超音波波形信号は、信号処理・収録部１０６で適当な信号処理を施された後にメモリに収録される。

配管１００の周方向には、配管１００の軸方向に接続された超音波センサ６０１−１から６０１−６と同様の超音波センサが複数並んで設置される。この際の設置ピッチは、要求に合わせて決めれば良いが、典型的には軸方向の設置ピッチは５ｃｍから１０ｃｍ程度である。

計測の際は、送受信部１０５から発せられたパルサー信号が配線６０２で接続された複数の超音波センサ６０１−１から６０１−６を同時に駆動し、各設置位置で計測された超音波波形信号を合算した信号が送受信部１０５に送られ、適当な信号処理を施された後に収録される。送受信部１０５、信号処理・収録部１０６は、実施例１と同様な構成であり、信号処理については、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。

本発明の実施例２においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

なお、超音波センサの接続の仕方は実施例１または実施例２に限定されるものではなく、任意に決めて構わない。例えば、周方向および軸方向に超音波センサを接続しても構わないし、その内の一部の超音波センサを接続しても、全ての超音波センサを接続しても構わない。また、例えば、流体解析や実測的な流体現象から類推した減肉が起こりやすい領域のセンサを接続する方法もある。
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。

図１０は、本発明の実施例３における超音波センサを配管に取り付けた状況を模式的に示した図であり、図１１は、実施例３の説明図である。図１０、図１１において、配管１００の周囲には非金属材料で構成される非金属保温材７０３が取り付けられており、配管１００と非金属保温材７０３との隙間には、複数の減肉検査用の超音波センサ１０１−１から１０１−１２が取り付けられている。

超音波センサ１０１−１から１０１−１２は、配線１０８により配管１００の周方向もしくは軸方向もしくは任意の方向に接続されており、さらに、配線１０８の一部はコイル７０１（第１のコイル）に接続されている。

一方、送受信部１０５には別のコイル７０２（第２のコイル）が接続されており、非金属保温材７０３の外側から電磁誘導現象を利用して、コイル７０１とコイル７０２は互いに対向して配置され、コイル７０１とコイル７０２の間で信号の送受信を行うことができる。測定の際は、コイル７０２、送受信部１０５、および信号処理・収録部１０６を含む送受信装置７０４を移動させることで、保温材に接触することなく超音波信号の送受信を行うことができる。

なお、送受信装置７０４は必ずしもコイル７０２、送受信部１０５、および信号処理・収録部１０６の全てを含む必要は無く、一部だけでも構わない。このほかの部分については実施例１と同様であるため、説明を割愛する。

本発明の実施例３においても、実施例１と同様な効果を得ることができる他、配管１００の保温材に接触することなく、超音波センサとの信号相送受を行うことができる。
（実施例４）
次に本発明の実施例４について説明する。

図１２は、本発明の実施例４における超音波センサを配管に取り付けた状況を概念的に示した図である。図１２において、配管１００（図１２においては図示を省略する）の周囲には非金属材料で構成される非金属保温材７０３が取り付けられており、さらに保温と保護の目的で非金属保温材７０３の外側にはアルミ等の金属材料で構成される金属保護材８０５が取り付けられている。

金属保護材８０５は非金属保温材７０３の内部に挿入されている場合もある。図１０に示した構成と同様に、配管１００の表面と非金属保温材７０３との隙間には、複数の減肉検査用の超音波センサ１０１−１から１０１−１２が取り付けられている。超音波センサ１０１−１から１０１−１２は、配線１０８により接続されており、さらに、配線１０８の一部は、配管１００の表面に配置されたコイル８０１（第１のコイル）９に接続されている。金属保護材８０５の内側と外側には中継コイル８０２（第２のコイル）および８０３（第３のコイル）が取り付けられており、中継コイル８０２および８０３は金属保護材８０５を貫通する配線８０６で接続されている。

送受信部１０５にもコイル８０４（第４のコイル）が接続されている。互いに対向して配置されたコイル８０１とコイル８０２の間の電磁誘導現象と、互いに対向して配置されたコイル８０３とコイル８０４の間の電磁誘導現象とを利用し、送受信部１０５は超音波センサ１０１−１から１０１−１２と信号の送受信を行うことができる。このほかの部分については実施例３と同様であるため、説明を割愛する。

本発明の実施例４においても、実施例３と同様な効果を得ることができる他、配管外面の金属を含む保温材の外側から非接触で検査することが可能となる。

なお、上述した例は、本発明を配管の減肉検査方法および検査装置に適用した場合であるが、本発明の検査対象物は、配管に限らず、例えば、大面積の板状部材の超音波減肉検査方法及び検査装置にも適用可能である。

１００・・・配管、１０１−１〜１０１−１２・・・超音波センサ、１０２・・・保温材、１０３・・・配線、１０４、１０７・・・接続端子、１０５・・・送受信部、１０６・・・信号処理・収録部、１０８・・・信号引き出し線、２０１−１〜２０１−１２・・・超音波波形信号、２０２・・・合算超音波波形信号、２０３・・・合算超音波波形信号の一回目のエコー付近領域、２０４・・・パルス波形、３０１・・・合算超音波波形信号、３０２〜３０５・・・ピーク、４０１−１〜４０１−１２・・・超音波波形信号、４０２・・・合算超音波波形信号、４０３・・・圧縮超音波波形信号、４０４・・・合算超音波波形信号の一回目のエコー付近領域、４０５・・・チャープ波、５０１・・・圧縮超音波波形信号、５０２〜５０４・・・ピーク、５０５・・・時間拡がり、５０６・・・時間差、６０１−１〜６０１−６・・・超音波センサ、６０２・・・配線、６０３・・・信号引き出し線、６０４・・・接続端子、７０１、７０２・・・コイル、７０３・・・非金属保温材、７０４・・・送受信装置、８０１、８０４・・・コイル、８０２、８０３・・・中継コイル、８０５・・・金属保護材、８０６・・・配線、１０５１・・・送信部、１０５２・・・チャップ波発生部、１０５３・・・受信部、１０５４・・・合算部、１０６１・・・相互相関処理部、１０６２・・・時間差比較部、１０６３・・・減肉零信号記憶部、１０６４・・・肉厚演算部、１０６５・・・肉厚履歴記憶部、１０６６・・・肉厚比較部、１０６７・・・判断部、１０６８・・・表示部

Claims (12)

1. 検査対象物の表面に複数の超音波センサを配置し、
   上記複数の超音波センサを時間的に周波数を変化させた周波数変調波信号により励振し、上記検査対象の内部に超音波を供給し、
   上記検査対象の内部に供給された超音波による上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する複数のエコー信号を受信し、
   受信した上記複数のエコー信号を互いに合算し、
   上記複数のエコー信号を互いに合算した信号と、上記周波数変調波信号との相互相関から、上記合算した信号の第１ピークと、上記周波数変調波信号の第１ピークとの時間差を算出し、
   算出した上記時間差に基づいて、上記検査対象物の肉厚の変化を検出することを特徴とする超音波減肉検査方法。
2. 請求項１に記載の超音波減肉検査方法において、
   上記検査対象物は、配管であり、上記複数の超音波センサは、上記配管の周方向に並んで配置されることを特徴とする超音波減肉検査方法。
3. 請求項１に記載の超音波減肉検査方法において、
   上記検査対象物は配管であり、上記複数の超音波センサは、上記配管の軸方向に並んで配置されることを特徴とする超音波減肉検査方法。
4. 請求項１に記載の超音波減肉検査方法において、
   上記検査対象物は、配管であり、上記複数の超音波センサは、上記配管の周方向及び軸方向に並んで配置されることを特徴とする超音波減肉検査方法。
5. 請求項１又は２に記載の超音波減肉検査方法において、
   上記複数の超音波センサの周波数変調波信号による励振、及び上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する信号の受信を、互いに対向して配置された複数のコイル間に生ずる電磁誘導により行うことを特徴とする超音波減肉検査方法。
6. 請求項１又は２に記載の超音波減肉検査方法において、
   上記複数の超音波センサに接続された第１のコイルと、この第１のコイルと対向して配置された第２のコイルと、金属保護材を介して上記第２のコイルと電気的に接続された第３のコイルと、この第３のコイルと対向して配置された第４のコイルとが配置され、上記第１のコイルと第２のコイルとの電磁誘導及び第３のコイルと第４のコイルとの電磁誘導により、上記複数の超音波センサの周波数変調波信号による励振、及び上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する信号の受信を行うことを特徴とする超音波減肉検査方法。
7. 検査対象物の表面に配置された複数の超音波センサと、
   上記複数の超音波センサを時間的に周波数を変化させた周波数変調波信号により励振し、上記検査対象の内部に超音波を供給し、上記検査対象の内部に供給された超音波による上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する複数のエコー信号を受信する送受信部と、
   上記送受信部が受信した上記複数のエコー信号を互いに合算し、上記複数のエコー信号を互いに合算した信号と、上記周波数変調波信号との相互相関から、上記合算した信号の第１ピークと、上記周波数変調波信号の第１ピークとの時間差を算出し、算出した上記時間差に基づいて、上記検査対象物の肉厚の変化を検出する信号処理収録部と、
   を備えることを特徴とする超音波減肉検査装置。
8. 請求項７に記載の超音波減肉検査装置において、
   上記検査対象物は、配管であり、上記複数の超音波センサは、上記配管の周方向に並んで配置されることを特徴とする超音波減肉検査装置。
9. 請求項７に記載の超音波減肉検査装置において、
   上記検査対象物は配管であり、上記複数の超音波センサは、上記配管の軸方向に並んで配置されることを特徴とする超音波減肉検査装置。
10. 請求項７に記載の超音波減肉検査装置において、
    上記検査対象物は、配管であり、上記複数の超音波センサは、上記配管の周方向及び軸方向に並んで配置されることを特徴とする超音波減肉検査装置。
11. 請求項７又は８に記載の超音波減肉検査装置において、
    上記複数の超音波センサに接続された第１のコイルと、
    上記第１のコイルと対向して配置され、上記送受信部に接続された第２のコイルと、をさらに備え、上記複数の超音波センサの周波数変調波信号による励振、及び上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する信号の受信を、上記第１のコイルと上記第２のコイルとの間に生ずる電磁誘導により行うことを特徴とする超音波減肉検査装置。
12. 請求項７又は８に記載の超音波減肉検査装置において、
    上記複数の超音波センサに接続された第１のコイルと、
    上記第１のコイルと対向して配置された第２のコイルと、
    上記第２のコイルと金属保護材を介して電気的に接続された第３のコイルと、
    上記第３のコイルと対向して配置され、上記送受信部に接続された第４のコイルと、をさらに備え、上記複数の超音波センサの周波数変調波信号による励振、及び上記検査対象の内部からの複数のエコーにより上記複数の超音波センサが励振されて出力する信号の受信を、上記第１のコイルと上記第２のコイルとの間に生ずる電磁誘導及び上記第３のコイルと上記第４のコイルとの間に生ずる電磁誘導により行うことを特徴とする超音波減肉検査装置。

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