JP7050420B2 - 配管検査用センサ、配管検査装置、及び配管検査用センサを用いた配管検査方法 - Google Patents

Description

本開示は、配管の内部から配管を検査するための配管検査用センサ、配管検査装置、及び配管検査用センサを用いた配管検査方法に関する。

例えば、火力発電プラント等の熱交換器におけるボイラチューブ等の配管は，運転モードに応じて磨耗、腐食、疲労等の損傷が発生する恐れがあるため、配管の減肉や傷等を検査する必要がある。そして、これら配管の減肉や傷を検査するための装置として、超音波を発信・受信可能なセンサを備えた配管検査装置が知られている。

この種の配管検査装置として、例えば、特許文献１には、配管に挿入される管内挿入式の配管検査装置であって、超音波探触子（センサ）が管内から管壁に向けて超音波を発信し、管壁で反射した受信エコー信号を受信することによって、配管の減肉検査や探傷検査を行なうことが開示されている。

特開２０１１－７５３８４号公報

しかしながら、超音波による配管の減肉検査を行うためには、超音波が配管の内面に対して直交して入射するように、配管の軸方向に対して垂直な方向に向かう超音波をセンサから配管に向かって発信する必要がある。このため、複数のセンサを配置したとしても、超音波が入射されない配管の部分が生じてしまい、減肉検査漏れが発生してしまうという課題がある。

一方で、超音波による探傷検査を行うためには、減肉用センサとは異なる探傷用センサによって、超音波が配管の内面に対して傾斜して入射するように、配管の軸方向に対して傾斜した方向に向かう超音波をセンサから配管に向かって発信する必要がある。このため、配管に対して両方の検査を行うためには、減肉用センサ及び探傷用センサの両方が必要となり、センサ交換作業などが発生してしまうなど、非常に手間がかかってしまう。
また、配管に対する探傷検査漏れを防止するために、探傷用センサを回転させる回転駆動装置を設置する必要がある。このため、回転駆動装置のサイズ制約によって、探傷検査を行うことが可能な配管径が限定されてしまう。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態は上述の課題に鑑みなされたものであり、配管の周方向における減肉検査漏れを防止するとともに、異なる配管径に対して探傷検査を行うことが可能な配管検査用センサ、配管検査装置、及び配管検査用センサを用いた配管検査方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る配管検査用センサは、配管の内部から前記配管を検査するための配管検査用センサであって、前記配管の内部から前記配管に向かって超音波を発信し、前記配管によって反射される前記超音波の反射波を受信可能な少なくとも一つのセンサ部を支持するセンサ支持部を備え、前記センサ部は、前記センサ支持部の周方向、及び、前記センサ支持部の軸方向のそれぞれに沿って配列される複数の振動子からなるフェーズドアレイ探触子を含む。

超音波による配管の減肉検査を行うためには、超音波が配管の内面に対して直交して入射するように、配管の軸方向に対して垂直な方向に向かう超音波をセンサ部から配管に向かって発信する必要がある。このため、従来のセンサ部の配置によっては、超音波が入射されない配管の部分が生じてしまい、減肉検査漏れが発生してしまう虞がある。上記（１）の構成によれば、複数の振動子は、センサ支持部の周方向、及び、センサ支持部の軸方向のそれぞれに沿って配列される。このため、センサ支持部の軸方向一方側に配列された複数の振動子から発信した超音波では入射できない配管の部分に対して、センサ支持部を軸方向に移動させることで、センサ支持部の軸方向他方側に配列された複数の振動子から発信した超音波を入射させることができる。よって、配管の減肉検査漏れを防止することができる。

また、超音波による探傷検査を行うためには、減肉用センサとは異なる探傷用センサによって、超音波が配管の内面に対して傾斜して入射するように、配管の軸方向に対して傾斜した方向に向かう超音波をセンサ部から配管に向かって発信する必要がある。上記（１）の構成によれば、センサ部は複数の振動子からなるフェーズドアレイ探触子を含む。このため、複数の振動子を振動させるタイミングを調整することで、超音波を配管の内面に対して直交して入射させる（リニアスキャン）こと、及び超音波を配管の内面に対して傾斜して入射させること（セクタスキャン）ができる。よって、従来のような、減肉検査を行う場合には減肉用センサを、探傷検査を行う場合には探傷用センサを用意する必要がなくなる。

また、上記（１）の構成によれば、複数の振動子は、上述したようにセンサ支持部の周方向に沿って配列されるので、従来のような探傷用センサを回転させる回転駆動装置を設置することなく、配管の周方向に対して探傷検査を行うことができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記少なくも一つのセンサ部は、第１センサ部と、前記センサ支持部の軸方向において前記第１センサ部とは異なる位置に配置された第２センサ部と、を含む。

上記（２）の構成によれば、センサ支持部の軸方向において第１センサ部とは異なる位置に第２センサ部が設けられるので、第２センサ部を第１センサ部に不具合が生じた場合の予備として利用したり、第２センサ部の検査結果と第１センサ部の検査結果とを比較することにより第１センサ部が正常に作動していることを確認したりすることができる。
また、第１センサ部及び第２センサ部の何れか一方を超音波発信源とし、他方を超音波受信源とすることで、例えば、ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、配管の長手方向に沿って延びる傷の有無だけではなく、その傷の深さを検出することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記フェーズドアレイ探触子は、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第１列振動子群と、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第２列振動子群であって、前記第１列振動子群と隣接する第２列振動子群と、を含み、
前記第１列振動子群の前記振動子と、前記第２列振動子群の前記振動子とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。

上記（３）の構成によれば、第１列振動子群の振動子と、第２列振動子群の振動子とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。このため、第１列振動子群から発信した超音波では入射できない配管の部分に対して、センサ支持部を軸方向に移動させることで、第２列振動子群から発信した超音波を入射させることができる。よって、配管の減肉検査漏れを確実に防止することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記第１センサ部の前記フェーズドアレイ探触子は、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第１列振動子群と、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第２列振動子群であって、前記第１列振動子群と隣接する第２列振動子群と、を含み、前記第１列振動子群の前記振動子と、前記第２列振動子群の前記振動子とは、互いに周方向においてずらされて配列されており、前記第２センサ部の前記フェーズドアレイ探触子は、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第１列振動子群と、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第２列振動子群であって、前記第１列振動子群と隣接する第２列振動子群と、を含み、前記第１列振動子群の前記振動子と、前記第２列振動子群の前記振動子とは、互いに周方向において同じ位置に配列されている。

上記（４）の構成によれば、第１センサ部のフェーズドアレイ探触子は、第１列振動子群の振動子と第２列振動子群の振動子とが互いに周方向においてずらされて（例えば、千鳥状に）配列されている。このため、配管に対して減肉検査を行う（リニアスキャン）場合に、配管の減肉検査漏れを防止することができる。一方で、第２センサ部のフェーズドアレイ探触子は、第１列振動子群の振動子と第２列振動子群の振動子とが互いに周方向において同じ位置（列状又は格子状に）に配列されている。このため、千鳥状に配列されている第１センサ部のフェーズドアレイ探触子と比較して、複数の振動子を振動させるタイミングを調整することが容易となり、配管に対して探傷検査を行う（セクタスキャン）場合に有利となる。よって、１台の配管検査用センサによって、減肉検査及び探傷検査を同時に行うことができる。

（５）本発明の少なくとも一実施形態に係る配管検査装置は、上記（１）から（４）の何れか一項に記載の配管検査用センサと、前記センサ支持部の軸方向において、前記センサ支持部の先端と接続されている先端側調芯治具、及び、前記センサ支持部の後端と接続されている後端側調芯治具を含む調芯治具と、を備える。

上記（５）の構成によれば、後端側調芯治具及び後端側調芯治具を含む調芯治具によって、センサ支持部が配管の径方向に対して略中央に配置されるので、精度の高い減肉検査及び探傷検査を行うことができる。

（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る配管検査方法は、上記（４）に記載の配管検査用センサを用いた配管検査方法であって、前記配管検査用センサを前記配管の内部に挿入し、前記配管の内部を移動させる配管内移動ステップと、前記配管内移動ステップと並行しながら、前記第１センサ部によって、前記配管の軸方向に対して垂直な方向に前記超音波を発信し、前記超音波の反射波を受信するリニアスキャンを実行することで、前記配管の肉厚を測定する肉厚測定ステップと、前記配管内移動ステップと並行しながら、前記第２センサ部によって、前記配管の軸方向に対して傾斜した方向に前記超音波を発信し、前記超音波の反射波を受信するセクタスキャンを実行することで、前記配管の内部の探傷を行う探傷ステップと、を備える。

上記（６）の方法によれば、配管内移動ステップによって、配管検査用センサを配管の内部に挿入し、配管の内部を移動させることで、配管に対して検査を行う範囲を変えることができる。そして、肉厚測定ステップでは、配管内移動ステップと並行して、第１センサ部によって、配管の軸方向に対して垂直な方向に超音波を発信し、超音波の反射波を受信するリニアスキャンを実行する。そして、このような第１センサ部のフェーズドアレイ探触子は、第１列振動子群の振動子と第２列振動子群の振動子とが互いに周方向においてずらされて（例えば、千鳥状）配列されているので、配管の減肉検査漏れを生じさせることなく減肉検査を行うことができる。
一方、探傷ステップでは、配管内移動ステップと並行して、第２センサ部によって、配管の軸方向に対して傾斜した方向に超音波を発信し、超音波の反射波を受信するセクタスキャンを実行する。そして、このような第２センサ部のフェーズドアレイ探触子は、第１列振動子群の振動子と第２列振動子群の振動子とが互いに周方向において同じ位置（列状又は格子状）に配列されているので、千鳥状に配列されている第１センサ部のフェーズドアレイ探触子と比較して、複数の振動子を振動させるタイミングを調整することが容易となり、配管に対して探傷検査を効果的に行うことができる。
このように、上記（４）に記載の配管検査用センサによって、減肉検査及び探傷検査を同時に行うことができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、配管の周方向における減肉検査漏れを防止するとともに、配管を限定することなく探傷検査を行うことが可能な配管検査用センサ、配管検査装置、及び配管検査用センサを用いた配管検査方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る配管検査装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る配管検査用センサを示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る配管検査用センサによる配管を検査する状態を示す図である。 図２のＡ１－Ａ１断面及びＡ２－Ａ２断面を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る配管検査用センサの配管検査方法のフローチャートである。 従来の配管検査用センサによる減肉検査を行う状態を示した図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る配管検査装置を示す概略構成図である。図２は、本発明の一実施形態に係る配管検査用センサを示す概略構成図である。図３は、本発明の一実施形態に係る配管検査用センサによる配管を検査する状態を示す図である。図３の（ａ）は、減肉検査を行う状態を示す図である。図３の（ｂ）は、減肉検査及び探傷検査のうち傷の有無を検査する状態を示す図である。図３の（ｃ）は、探傷検査のうち傷の深さを検査する状態を示す図である。図４は、図２のＡ１－Ａ１断面及びＡ２－Ａ２断面を示した断面図である。図６は、従来の配管検査用センサによる減肉検査を行う状態を示した図である。

配管検査装置１００は、例えば、配管５０の外部に配置されるポンプ（不図示）によって配管５０の内部に送り出された水流を利用することで、配管５０の内部を移動しながら、配管５０に対して減肉検査や探傷検査を行う管内挿入式の検査装置である。このような配管検査装置１００は、配管５０の内部から配管５０の管壁５３を検査するための配管検査用センサ１を備える。

図１及び図３に示すように、本発明の一実施形態に係る配管検査用センサ１は、配管５０の内部から配管５０の管壁５３に向かって超音波Ｕを発信し、配管５０の管壁５３によって反射される超音波Ｕの反射波Ｒを受信可能な少なくとも１つのセンサ部４を支持するセンサ支持部２を備える。

センサ支持部２は、配管５０の管路の形状に応じて曲がることが可能に構成されている。このセンサ支持部２は、図１及び図２に示すように、フレキシブルシャフト１０２に取り付けられている。このフレキシブルシャフト１０２は、例えば、ポンプによって配管５０の内部に送り出された水流によって、配管５０の管路に沿って配管５０の内部を移動する。これにより、フレキシブルシャフトに取り付けられているセンサ支持部２は、配管５０の管路に沿って配管５０の内部を移動しながら、配管５０に対して減肉検査や探傷検査を行うことができる。
尚、フレキシブルシャフト１０２は、例えば、ＰＶＣのような軟質ゴム等の可撓性材料で形成されている。

図１～図４に示すように、センサ部４は、センサ支持部２の周方向、及び、センサ支持部２の軸方向のそれぞれに沿って配列される複数の振動子８からなるフェーズドアレイ探触子６を含む。図１～図４に示した実施形態では、センサ支持部２は２つのセンサ部４を支持している。そして、２つのセンサ部４のそれぞれには、センサ支持部２の周方向に沿って複数の振動子８が配列される振動子群が形成されている。そして、センサ支持部２の軸方向に沿ってこの振動子群が複数列となるように形成されている。

ここでフェーズドアレイ探触子６について説明する。複数の振動子８が振動することで超音波Ｕが生じ、複数の振動子８が振動するタイミングをずらすことで、配管５０の管壁５３に向かう超音波Ｕの方向を変化させることができる。つまり、フェーズドアレイ探触子６は、図３の（ａ）に示すように、配管５０の内面５２に対して超音波Ｕを直交して入射させること（リニアスキャン）が可能である。また、図３の（ｂ）及び図３の（ｃ）に示すように配管５０の内面５２に対して超音波Ｕを傾斜して入射させること（セクタスキャン）が可能である。

超音波Ｕによる配管５０の減肉検査を行うためには、超音波Ｕが配管５０の内面５２に対して直交して入射するような、配管５０の軸方向に対して垂直な方向に向かう超音波Ｕをセンサ部４から配管５０の管壁５３に向かって発信する必要がある。このため、図６に示すように、従来のセンサ部４’の配置によっては、超音波Ｕ’が入射されない配管５０の部分５１が生じてしまい、配管５０の管壁５３の減肉検査漏れが発生してしまう虞があった。

このような本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の振動子８は、センサ支持部２の周方向、及び、センサ支持部２の軸方向のそれぞれに沿って配列される。このため、センサ支持部２の軸方向一方側に配列された複数の振動子８（例えば、上述した複数列の振動子群のうちフレキシブルシャフト１０２の先端側からカウントして第１列目の振動子群）から発信した超音波Ｕでは入射できない配管５０の部分に対して、センサ支持部２を軸方向に移動させることで、センサ支持部２の軸方向他方側に配列された複数の振動子８（例えば、上述した複数列の振動子群のうちフレキシブルシャフト１０２の先端側からカウントして第２列目の振動子群）から発信した超音波Ｕを入射させることができる。よって、従来のような配管５０の管壁５３の減肉検査漏れを防止することができる。

また、超音波Ｕによる探傷検査を行うためには、減肉用センサとは異なる探傷用センサによって、超音波Ｕが配管５０の内面５２に対して傾斜して入射するように、配管５０の軸方向に対して傾斜した方向に向かう超音波Ｕをセンサ部４から配管５０の管壁５３に向かって発信する必要があった。

このような本発明の少なくとも一実施形態によれば、センサ部４は複数の振動子８からなるフェーズドアレイ探触子６を含む。このため、複数の振動子８を振動させるタイミングを調整することで、超音波Ｕを配管５０の内面５２に対して直交して入射させる（リニアスキャン）こと、及び超音波Ｕを配管５０の内面５２に対して傾斜して入射させること（セクタスキャン）ができる。よって、従来のような、減肉検査を行う場合には減肉用センサを、探傷検査を行う場合には探傷用センサを用意する必要がなくなる。

また、このような本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の振動子８は、上述したようにセンサ支持部２の周方向に沿って配列されるので、従来のような探傷用センサを回転させる回転駆動装置を設置することなく、配管５０の周方向に対して探傷検査を行うことができる。

幾つかの実施形態では、図２に示すように、少なくも一つのセンサ部４は、第１センサ部４Ａと、センサ支持部２の軸方向において第１センサ部４Ａとは異なる位置に配置された第２センサ部４Ｂと、を含む。図２に示した実施形態では、第１センサ部４Ａは、センサ支持部２の軸方向において、第２センサ部４Ｂよりセンサ支持部２の先端２２側に配置されている。

このような構成によれば、センサ支持部２の軸方向において第１センサ部４Ａとは異なる位置に第２センサ部４Ｂが設けられるので、第２センサ部４Ｂを第１センサ部４Ａに不具合が生じた場合の予備として利用したり、第２センサ部４Ｂの検査結果と第１センサ部４Ａの検査結果とを比較することにより第１センサ部４Ａが正常に作動していることを確認したりすることができる。

また、第１センサ部４Ａ及び第２センサ部４Ｂの何れか一方を超音波発信源とし、他方を超音波受信源とすることで、例えば、図３の（ｃ）に示すような、ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、配管５０の管壁５３の軸方向に沿って延びる傷の有無だけではなく、回折波Ｄをさらに受信可能となり、その傷の深さを検出することができる。

幾つかの実施形態では、図２に示すように、フェーズドアレイ探触子６Ａは、第１列振動子群１０と、第２列振動子群１２と、を含む。第１列振動子群１０は、センサ支持部２の周方向に沿って配列される複数の振動子８Ａ１（８）からなる。第２列振動子群１２は、センサ支持部２の周方向に沿って配列される複数の振動子８Ａ２（８）からなる。そして、第１列振動子群１０は、第２列振動子群１２と隣接しており、第１列振動子群１０の振動子８Ａ１と、第２列振動子群１２の振動子８Ａ２とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。

図２に示した実施形態では、第１列振動子群１０は、第２列振動子群１２よりセンサ支持部２の先端２２側に位置している。図４に示した実施形態では、振動子８Ａ１、８Ａ２は略矩形状を有する。そして、周方向において、第１列振動子群１０及び第２列振動子群１２は、第１列振動子群１０に含まれる複数の振動子８Ａ１の中心位置と第２列振動子群１２に含まれる複数の振動子８Ａ２の中心位置とが互いにずれるように配列されている。

尚、幾つかの実施形態では、図２に示すように、フェーズドアレイ探触子６Ａは、第１列振動子群１０及び第２列振動子群１２に加えて、これらの振動子群よりセンサ支持部２の後端２４側に、センサ支持部２の周方向に沿って配列される複数の振動子８からなる第３振動子群をさらに含んでもよい。また、幾つかの実施形態では、図２に示すように、フェーズドアレイ探触子６Ａは、第１列振動子群１０と、第３列振動子群１３とがセンサ支持部２の周方向において同じ位置に配置された、いわゆる千鳥状に配列される複数の振動子８からなる。また、幾つかの実施形態では、第１列振動子群１０、第２列振動子群１２及び第３列振動子群１３のそれぞれから超音波Ｕを発信するタイミングをずらしてもよい。例えば、第２列振動子群１２から超音波Ｕを発信するタイミングを、第１列振動子群１０及び第３列振動子群１３から超音波Ｕを発信するタイミングより遅らせてもよい。

このような構成によれば、第１列振動子群１０の振動子８Ａ１と、第２列振動子群１２の振動子８Ａ２とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。このため、図４に示すように、第１列振動子群１０から発信した超音波ＵＡ１（Ｕ）では入射できない配管の部分５１ａに対して、センサ支持部２を軸方向に移動させることで、第２列振動子群１２から発信した超音波ＵＡ２（Ｕ）を入射させることができる。よって、配管５０の管壁５３の減肉検査漏れを確実に防止することができる。

幾つかの実施形態では、図２に示すように、センサ支持部２は第１センサ部４Ａ及び第２センサ部４Ｂを支持している。そして、第１センサ部４Ａのフェーズドアレイ探触子６Ａは、第１列振動子群１０と、第２列振動子群１２と、を含む。第１列振動子群１０は、センサ支持部２の周方向に沿って配列される複数の振動子８Ａ１からなる。第２列振動子群１２は、センサ支持部２の周方向に沿って配列される複数の振動子８Ａ２からなる。そして、第１列振動子群１０は、第２列振動子群１２と隣接しており、第１列振動子群１０の振動子８Ａ１と、第２列振動子群１２の振動子８Ａ２とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。
一方で、第２センサ部４Ｂのフェーズドアレイ探触子６Ｂは、第１列振動子群１４と、第２列振動子群１６と、を含む。第１列振動子群１４は、センサ支持部２の周方向に沿って配列される複数の振動子８Ｂ１（８）からなる。第２列振動子群１６は、センサ支持部２の周方向に沿って配列される複数の振動子８Ｂ２（８）からなる。そして、第１列振動子群１４は、第２列振動子群１６と隣接しており、第１列振動子群１４の振動子８Ｂ１と、第２列振動子群１６の振動子８Ｂ２とは、互いに周方向において同じ位置に配列されている。

図２に示した実施形態では、第２センサ部４Ｂのフェーズドアレイ探触子６Ｂは、第１列振動子群１４の複数の振動子８Ｂ１と第２列振動子群１６の複数の振動子８Ｂ２とがセンサ支持部２の周方向及び軸方向のそれぞれにおいて同じ位置に配列されている。

このような構成によれば、第１センサ部４Ａのフェーズドアレイ探触子６Ａは、第１列振動子群１０の振動子８Ａａと第２列振動子群１２の振動子８Ａｂとが互いに周方向においてずらされて（例えば、千鳥状に）配列されている。このため、配管５０の管壁５３に対して減肉検査を行う（リニアスキャン）場合に、配管５０の管壁５３の減肉検査漏れを防止することができる。一方で、第２センサ部４Ｂのフェーズドアレイ探触子６Ｂは、第１列振動子群１４の振動子８Ｂ１と第２列振動子群１６の振動子８Ｂ２とが互いに周方向において同じ位置に配列されている。このため、千鳥状に配列されている第１センサ部４Ａのフェーズドアレイ探触子６Ａと比較して、複数の振動子８Ｂを振動させるタイミングを調整することが容易となり、配管５０の管壁５３に対して探傷検査を行う（セクタスキャン）場合に有利となる。よって、１台の配管検査用センサ１によって、減肉検査及び探傷検査を同時に行うことができる。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る配管検査装置１００は、上述した配管検査用センサ１と、調芯治具１０５とを備える。調芯治具１０５は、センサ支持部２の軸方向において、センサ支持部２の先端２２と接続されている先端側調芯治具１０５Ａ、及び、センサ支持部２の後端２４と接続されている後端側調芯治具１０５Ｂを含む。

図１に示した実施形態では、配管検査装置１００は、配管５０の内面５２に向かって放射状に延びるブラシ１０８が取り付けられているブラシ式の先端側調芯治具１０５Ａ及び後端側調芯治具１０５Ｂを含む調芯治具１０５を備える。

このような構成によれば、先端側調芯治具１０５Ａ及び後端側調芯治具１０５Ｂを含む調芯治具１０５によって、センサ支持部２が配管５０の径方向に対して略中央に配置されるので、精度の高い減肉検査及び探傷検査を行うことができる。

尚、配管検査装置１００は、図１に示すように、先端ガイド１０４と、浮き子１０６とをさらに備える。先端ガイド１０４は、フレキシブルシャフト１０２の先端に取り付けられており、配管検査装置１００を配管５０の内部に挿入することを誘導する。浮き子１０６は、後端側調芯治具１０５Ｂがフレキシブルシャフト１０２の先端側に位置するように、フレキシブルシャフト１０２に取り付けられている。そして、この浮き子１０６は、例えば、ポンプによって水流が配管５０の内部に送り出された場合に、浮力を生じさせる。このため、配管検査装置１００は配管５０の内部をスムーズに移動することができる。

図５は、本発明の一実施形態に係る配管検査用センサの配管検査方法のフローチャートである。

図５に示すように、本発明の一実施形態に係る配管検査方法は、上述した図２の配管検査用センサ１を用いた配管検査方法であって、配管内移動ステップＳ２と、肉厚測定ステップＳ４と、探傷ステップＳ６と、を備える。
配管内移動ステップＳ２では、配管検査用センサ１を配管５０の内部に挿入し、配管５０の内部を移動させる。
肉厚測定ステップＳ４では、配管内移動ステップＳ２と並行して、第１センサ部４Ａによって、配管５０の軸方向に対して垂直な方向に超音波Ｕを発信し、超音波Ｕの反射波Ｒを受信するリニアスキャンを実行することで、配管５０の管壁５３の肉厚を測定する。
探傷ステップＳ６では、配管内移動ステップＳ２と並行して、第２センサ部４Ｂによって、配管の軸方向に対して傾斜した方向に超音波Ｕを発信し、超音波の反射波Ｒを受信するセクタスキャンを実行することで、配管５０の管壁５３の探傷を行う。

図５に示した実施形態では、肉厚測定ステップＳ４、又は探傷ステップＳ６が完了すると、配管検査用センサ１による検査は終了かどうかの確認が行われる（ステップＳ８）。検査が終了である場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、配管５０に対する減肉検査及び探傷検査は終了する。検査が終了ではない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、配管内移動ステップＳ２に戻る。
尚、肉厚測定ステップＳ４では、配管内移動ステップＳ２によって配管検査用センサ１が配管５０の内部を移動中にリニアスキャンを実行してもよいし、配管内移動ステップＳ２によって配管検査用センサ１が配管５０の内部を移動中に一時的に停止してからリニアスキャンを実行してもよい。
また、探傷ステップＳ６では、配管内移動ステップＳ２によって配管検査用センサ１が配管５０の内部を移動中にセクタスキャンを実行してもよいし、配管内移動ステップＳ２によって配管検査用センサ１が配管５０の内部を移動中に一時的に停止してからセクタスキャンを実行してもよい。

このような本発明の一実施形態にかかる配管検査用センサ１の配管検査方法によれば、配管内移動ステップＳ２によって、配管検査用センサ１を配管５０の内部に挿入し、配管５０の内部を移動させることで、配管５０に対して検査を行う範囲を変えることができる。そして、肉厚測定ステップＳ４では、配管内移動ステップＳ２と並行しながら第１センサ部４Ａによって、配管５０の軸方向に対して垂直な方向に超音波Ｕを発信し、超音波Ｕの反射波Ｒを受信するリニアスキャンを実行する。そして、このような第１センサ部４Ａのフェーズドアレイ探触子６Ａは、第１列振動子群１０の振動子８Ａ１と第２列振動子群１２の振動子８Ａ２とが互いに周方向においてずらされて（例えば、千鳥状）配列されているので、配管５０の管壁５３の減肉検査漏れを生じさせることなく減肉検査を行うことができる。

一方、探傷ステップＳ６では、配管内移動ステップと並行しながら、配管内移動ステップＳ２で配管検査用センサ１を配管５０の内部に挿入し、配管５０の内部を移動させながら、第２センサ部４Ｂによって、配管５０の軸方向に対して傾斜した方向に超音波Ｕを発信し、超音波Ｕの反射波Ｒを受信するセクタスキャンを実行する。そして、このような第２センサ部４Ｂのフェーズドアレイ探触子６Ｂは、第１列振動子群１４の振動子８Ｂ１と第２列振動子群１６の振動子８Ｂ２とが互いに周方向において同じ位置に配列されているので、千鳥状に配列されている第１センサ部４Ａのフェーズドアレイ探触子６Ａと比較して、複数の振動子８を振動させるタイミングを調整することが容易となり、配管５０の管壁５３に対して探傷検査を効果的に行うことができる。
このように、上述した図２の配管検査用センサ１によって、減肉検査及び探傷検査を同時に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態にかかる配管検査用センサ、配管検査装置、及び配管検査用センサについて説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

１ 配管検査用センサ
２ センサ支持部
４ センサ部
４Ａ 第１センサ部
４Ｂ 第２センサ部
６ フェーズドアレイ探触子
８ 振動子
１０ 第１列振動子群
１２ 第２列振動子群
１３ 第３列振動子群
１４ 第１列振動子群
１６ 第２列振動子群
２２ 先端
２４ 後端
５０ 配管
５２ 内面
５３ 管壁
１００ 配管検査装置
１０２ フレキシブルシャフト
１０４ 先端ガイド
１０５ 調芯治具
１０５Ａ 先端側調芯治具
１０５Ｂ 後端側調芯治具
１０６ 浮き子
１０８ ブラシ
Ｄ 回折波
Ｒ 反射波
Ｓ２ 配管内移動ステップ
Ｓ４ 肉厚測定ステップ
Ｓ６ 傷ステップ
Ｕ 超音波

Claims (5)

1. 配管の内部から前記配管を検査するための配管検査用センサであって、
   前記配管の内部から前記配管に向かって超音波を発信し、前記配管によって反射される前記超音波の反射波を受信可能なセンサ部と、
   前記センサ部を支持するセンサ支持部と、を備え、
   前記センサ部は、前記センサ支持部の周方向、及び、前記センサ支持部の軸方向のそれぞれに沿って配列される複数の振動子からなるフェーズドアレイ探触子を含み、
   前記フェーズドアレイ探触子は、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第１列振動子群と、前記センサ支持部の周方向に沿って配列される複数の振動子からなる第２列振動子群であって、前記第１列振動子群の前記振動子と、前記第２列振動子群の前記振動子とは、互いに周方向においてずらされて配列されており、
   前記複数の振動子を振動させるタイミングを調整する制御部を有しており、超音波を前記配管の内面に対して直交して入射させるリニアスキャンと、超音波を前記配管の内面に対して傾斜して入射させるセクタスキャンとを同一センサで行う配管検査用センサ。
2. 請求項１記載の配管検査用センサと、
   前記センサ支持部の軸方向において、前記センサ支持部の先端と接続されている先端側調芯治具、及び、前記センサ支持部の後端と接続されている後端側調芯治具を含む調芯治具と、を備える配管検査装置。
3. 請求項１に記載の配管検査用センサを用いた配管検査方法であって、
   前記配管検査用センサを前記配管の内部に挿入し、前記配管の内部を移動させる配管内移動ステップと、
   前記配管内移動ステップと並行して、前記センサ部によって、前記配管の軸方向に対して垂直な方向に前記超音波を発信し、前記超音波の反射波を受信するリニアスキャンを実行することで、前記配管の肉厚を測定する肉厚測定ステップと、
   前記配管内移動ステップと並行して、前記センサ部によって、前記配管の軸方向に対して傾斜した方向に前記超音波を発信し、前記超音波の反射波を受信するセクタスキャンを実行することで、前記配管の内部の探傷を行う探傷ステップと、を備える配管検査方法。
4. 請求項３に記載の配管検査方法において、請求項１に記載の配管検査用センサを複数個併用して検査を行い、検査結果を比較することで前記配管検査用センサの異常の有無を判定する配管検査方法。
5. 請求項１に記載の配管検査用センサを２個用いた配管検査方法であって、第1の配管検査用センサのセンサ部と、第２の配管検査用センサのセンサ部とを、軸方向において異なる位置に配置し、
   前記配管検査用センサを前記配管の内部に挿入し、前記配管の内部を移動させる配管内移動ステップと、
   前記配管内移動ステップと並行して、前記センサ部によって、前記配管の軸方向に対して垂直な方向に前記超音波を発信し、前記超音波の反射波を受信するリニアスキャンを実行することで、前記配管の肉厚を測定する肉厚測定ステップと、
   前記配管内移動ステップと並行して、前記センサ部によって、前記配管の軸方向に対して傾斜した方向に前記超音波を発信し、前記超音波の反射波を受信するセクタスキャンを実行することで、前記配管の内部の探傷を行う探傷ステップと、
   第１の配管検査用センサのセンサ部を超音波発信源とし、第２の配管検査用センサのセンサ部を超音波受信源とすることで、ＴОＦＤ法により、前記配管の長手方向に沿って延びる傷の有無だけではなく、その傷の深さを検出するステップと、を備える配管検査方法。

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