JPH07248319A - 探傷検査装置及び探傷検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管の周方向に発生した割れの検査に対して作
業性及び検査精度を向上することができる探傷検査装置
及び探傷検査方法を提供する。 【構成】 管１００の内外面の周方向に延在する割れを
検出するため上記管内に挿入される超音波センサ１０
と、上記超音波センサを管周方向に回転させるとともに
管軸方向へ移動させるセンサ駆動装置２０と、上記セン
サ駆動装置の動作制御を行うとともに上記超音波センサ
の位置情報及び上記超音波センサから供給される探傷検
出情報に基づき検査情報の解析を行う制御装置４０とを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば石油精製、石油
化学等の化学プラントにおいて多用されている熱交換器
等における小口径管の内外周面の周方向に発生する割れ
に対して、回転掃引機構を有する超音波センサによる探
傷検査を行い、かつ探傷検査結果の自動解析を行う探傷
検査装置及び探傷検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】上記熱交換器の小口径管の損
傷検出方法としては、電磁誘導現象を利用した非破壊試
験方法である渦流探傷試験があるが、この渦流探傷試験
は、主として孔食等の腐食損傷を検出対象としており、
応力腐食、疲労等に起因して管の周方向に発生した、い
わゆる割れの検出が困難であるという問題がある。又、
炭素鋼等の磁性材料の管では、渦流探傷試験自体が適用
困難であり、管の周方向に発生した割れの検出に有効な
検査技術はないのが実情である。さらに、特に管端部で
は、熱交換器の管板及び渦流探傷試験の特性に起因す
る、端末効果によるノイズを生じ、事実上探傷検査は困
難である。一方、管周方向の割れの検査方法として、超
音波探傷の汎用手法である手動による斜角探傷での検査
も可能であるが、検査員が探傷器の表示画面に表示され
る探傷波形を目視監視し、割れによる信号が認められる
毎に、割れの存在位置及び割れ深さに関するデータを記
録する必要があり、検査員に対する作業負担が大きく、
作業性及び検査精度の面で問題があった。又、上述した
ような手動による検査方法では、探傷検査に多大な時間
を要するという問題点もある。本発明は、このような問
題点を解決するためになされたもので、管の周方向に発
生した割れの検査に対して作業性及び検査精度を向上
し、かつ短時間にて探傷検査が行える探傷検査装置及び
探傷検査方法を提供することを目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、管の周方向に
延在する割れを検出するため上記管内に挿入される超音
波センサと、上記超音波センサを管周方向へ回転させる
センサ駆動装置と、上記センサ駆動装置の動作制御を行
う動作制御部と上記超音波センサから供給される探傷検
出情報を記憶する記憶部と上記探傷検出情報の解析を行
う演算部とを備えたことを特徴とする。

【０００４】又、上記センサ駆動装置はさらに上記超音
波センサを管軸方向へ移動させるように構成することが
できる。

【０００５】又、上記超音波センサの回転数は１秒間当
たり１万回転以下の任意の値であるように構成すること
もできる。

【０００６】又、上記超音波センサは、ハウジングと、
上記ハウジング表面近傍部に配置され検査対象物に対し
４０度から２５度内の任意の値の入射角度となる超音波
ビームを送出しかつ上記検査対象物からの反射波を受信
する振動子と、上記振動子が配置された上記ハウジング
表面近傍部を含む上記ハウジング直径方向に平行でかつ
上記ハウジングの直径方向へ延在し上記ハウジング表面
近傍部を管内周面に密接させる押圧部材とを備えるよう
に構成することもできる。

【０００７】又、上記振動子は送出される超音波ビーム
を拡散するタイプであるように構成することもできる。

【０００８】又、上記振動子が配置された上記ハウジン
グ表面近傍部を覆い上記ハウジング表面に取り付けられ
る樹脂膜を備えるように構成することもできる。

【０００９】又、上記制御装置における検査解析は、割
れの存在が検出された管軸方向の位置毎に割れ深さ寸法
情報を関連付けて出力するように構成することもでき
る。

【００１０】又、上記制御装置における検査解析は、割
れの存在が検出された管軸方向の位置における管の横断
面情報を出力するように構成することもできる。

【００１１】

【作用】このように構成することで、センサ駆動装置は
検査対象物である管の周方向に制御装置の制御に基づき
超音波センサを作動させる。超音波センサは管の周方向
に存在する割れを検出する。又、制御装置は、超音波セ
ンサの位置情報及び超音波センサから供給される探傷検
出情報に基づき検査情報の解析を行う。このように超音
波センサ、センサ駆動装置及び制御装置は管の周方向に
発生した割れの検査に対して作業性及び検査精度を向上
し、かつ短時間にて探傷検査が行えるように作用する。

【００１２】又、超音波センサを高速回転させること
は、より探傷検査時間の短縮を図るように作用する。一
方、適切な傾斜角にて配置された振動子、押圧部材を備
え、上記振動子は超音波ビームを拡散するタイプとする
ことは、高速回転させる超音波センサにてより探傷精度
を向上させるように作用する。

【００１３】

【実施例】本発明の探傷検査装置及び探傷検査方法の一
実施例について図を参照しながら以下に説明する。まず
探傷検査装置について説明する。本実施例における探傷
検査装置は、検査対象物の厚さが最小０．５ｍｍまでの
比較的薄い、例えば熱交換器等の管の内外周面にて周方
向に延在するいわゆる割れを従来の検査方法に比べ高速
又は詳細に検出可能とするものである。尚、検出可能な
割れの深さは０．２ｍｍ以上のものであり、又、本実施
例では検査対象とする管の内径は１５ｍｍから２３ｍｍ
のものである。尚、検出限界寸法及び検査対象寸法はこ
れらのものに限られるものではない。又、上記割れの深
さとは、検査対象物の厚さ方向、例えば管であれば管の
直径方向への割れの大きさをいう。

【００１４】本実施例における探傷検査装置は、図１に
示すように、上記管１００内に挿入され探傷検査のため
超音波の送受信を行う振動子２を有する超音波センサ１
０と、該超音波センサ１０に機械的に接続され超音波セ
ンサ１０を管の周方向及び軸方向へ駆動する駆動装置２
０と、超音波センサ１０と電気的に接続され超音波セン
サ１０から供給される信号をコントローラ４０にて処理
可能な信号に変換するデジタル超音波探傷器３０と、デ
ジタル超音波探傷器３０の出力側及び駆動装置２０の入
出力側と電気的に接続され、探傷検査の解析ソフトに従
い探傷検査の解析を行い、又、駆動装置２０の動作制御
を行う、例えばパーソナルコンピュータが使用できるコ
ントローラ４０とを備えている。又、コントローラ４０
には、検査結果を出力する装置として、ＣＲＴ表示装
置、プリンタ等を接続することができ、又、検査結果を
例えば磁気媒体に記録するための記録装置を接続するこ
とができる。尚、デジタル超音波探傷器３０は従来から
一般に使用されているものであり詳しい説明は省略し、
又、コントローラ４０については後述の動作説明にて詳
説する。よって以下には超音波センサ１０及び駆動装置
２０について説明する。

【００１５】超音波センサ１０について説明する。図２
に示すように本実施例における超音波センサ１０は、ハ
ウジング１と、ハウジング１内に設けられ超音波を送受
信する振動子２と、ハウジング１の表面に設けられる薄
板３と、ハウジング１内に設けられるボールプランジャ
４と、接栓部５と、カップリング６とを備えている。ハ
ウジング１は、検査対象ある管１００の内径寸法に応じ
た外径寸法にてなる、円筒状で例えばステンレス製から
なるものである。尚、超音波センサ１０は、管１００の
内径寸法に応じて適宜な外径寸法を有するものを選択し
て使用する。又、本実施例における超音波センサ１０の
軸方向の長さは、約５０ｍｍから約６０ｍｍである。

【００１６】振動子２は、ハウジング１の軸方向のほぼ
中央部であってハウジング１の表面近傍に配置され超音
波の送受信を行うもので、本実施例では５ｍｍ×５ｍｍ
の方形状であり１０ＭＨｚの周波数の超音波を発生す
る。又、本実施例の探傷検査装置においては超音波セン
サ１０を１秒間当たり例えば数百回転させる場合があ
る。このような高速回転状態においては超音波のビーム
伝搬経路における気泡、検査対象物の腐食、カス等の表
面状態等の妨害因子が探傷検査精度に影響を与える。よ
ってこのような妨害因子の影響を少なくし超音波センサ
１０の高速回転においても安定した探傷検査結果を得る
ため、又、当該探傷検査装置が探傷対象とする割れの深
さ及び長さの検出に最も効果的となるように、本実施例
では上述したような大きさの振動子２を使用し超音波セ
ンサ１０から送出される超音波のビーム幅（ビーム断面
積）が広がるタイプのものを使用している。具体的に
は、例えば管外周面に存在する欠陥を管内から超音波を
送出し探傷する場合に管外周面におけるビーム断面積
は、従来の超音波センサのようにビーム幅を絞るタイプ
にあっては約３ｍｍ²以下であるのに対し、本実施例の
超音波センサ１０では８ｍｍ²から２０ｍｍ²とし、好ま
しくは１０ｍｍ²から１５ｍｍ²となるようにしている。
尚、振動子２の大きさとしては、５ｍｍないし１０ｍｍ
四方程度のものが使用できる。又、このような振動子２
は従来と同様に樹脂材２ａ内に埋設されている。一方、
本実施例のように超音波のビーム幅が広がるタイプの振
動子２を使用することで、探傷検出精度が低下するとい
う問題が生じるが、以下に説明するような検査対象物へ
の超音波ビームの入射角及び探傷検査装置の設定の仕方
によって上記問題を克服している。

【００１７】上記入射角について説明する。管１００の
材質が炭素鋼の場合、従来は管１００の検査対象物に対
して約４５度の角度にて超音波を入射するようにしてい
た。一方、本実施例における超音波センサ１０では、割
れの検出精度を向上させるため、検査対象物に対する超
音波ビームの入射角が４０度から２５度の範囲内の任意
の値、好ましくは３０度前後の任意の値となるように振
動子２を傾斜させて樹脂材２ａ内に埋設し、このような
樹脂材２ａがハウジング１内に配置される。尚、検査対
象物に対する超音波ビームの入射角は、検査対象とする
管１００を通過する超音波の速度に応じて変化させる必
要があり、上記入射角を変化させるため振動子２の傾斜
角が選択される。よって、超音波センサ１０は、検査対
象物の上記超音波の通過速度に応じて振動子２が適切な
傾斜角度を有するものが選択して使用される。

【００１８】尚、本実施例の探傷検査装置において、割
れ深さは、後述の動作説明にて詳しく説明するが、図１
９に示すような割れ深さ曲線にて表される関数に基づき
求める。割れ深さ曲線とは、検査対象物から反射してく
る超音波の強度と割れ深さとの関係を示すグラフであ
り、予め模擬検査体（対比試験体）にて反射してくる超
音波の強度と割れ深さとの関係を求めグラフ及びその関
数を求める。かかる割れ深さ曲線の作成に当たり上述し
た４０度から２５度の入射角となるような超音波センサ
を使用することで、超音波の強度と割れ深さとの関係が
超音波の高強度領域においても飽和しない割れ深さ曲線
を得ることができる。したがって、得られた割れ深さ曲
線の作成時と同様に上記入射角を生じるような同種の振
動子を備えた超音波センサを使用し探傷検査を行うこと
で、超音波の高強度領域においても割れの検出精度を従
来に比べ向上させることができる。尚、従来にあっても
上記割れ深さ曲線に相当する検量線により欠陥深さを求
めるものがあるが、上記入射角は４５度程度であり、得
られる検量線は超音波の強度と欠陥深さとの関係が超音
波の高強度領域においては飽和してしまうものとなる。
よって超音波の高強度領域においては欠陥深さが正確に
求められないという問題があった。

【００１９】薄板３は、振動子２から管１００の内周面
へ向けて送出された超音波が通過する位置であってハウ
ジング１の表面に例えば貼付されて固定されるものであ
り、本実施例では０．２ｍｍ厚のアクリル製である。
尚、振動子２が配置された付近のハウジング１部分と管
１００の内周面との間にすき間が生じた場合には、探傷
検査精度が劣化することから、薄板３は、振動子２が配
置された付近のハウジング１部分と管１００の内周面と
が常に密接するように設けるものである。よって、薄板
３を設けなくとも振動子２が配置された付近のハウジン
グ１部分と管１００の内周面とが常に密接する状態を維
持できる場合には薄板３は不要である。尚、超音波セン
サ１の使用時には、薄板３と管１００の内周面とをより
密接させるために薄板３の表面にはグリス、水等を介在
させるのが好ましい。尚、薄板３の寸法、材質は上述の
ものに限るものではない。

【００２０】ボールプランジャ４は、上記薄板３を管１
００の内周面に密着させるためハウジング１を管１００
の内周面へ押圧するためのものであり、ハウジング１内
に設けられる。ボールプランジャ４の構造は、本体４ａ
内に設けたスプリング４ｂにて本体４ａの軸方向へ付勢
されるボール４ｃが本体４ａの先端から突出した構造を
なし、このようなボールプランジャ４は一般に市販され
ているものを使用することができる。又、ボールプラン
ジャ４には、本体４ａの周囲に雄ネジが形成されてお
り、該雄ネジをハウジング１の直径方向形成されている
雌ネジに係合させてハウジング１の周面からボール４ｃ
を突出させることで、ハウジング１は、ボール４ｃの付
勢力により管１００の直径方向へ付勢される。接栓部５
は、駆動装置２０から延在するケーブルと超音波センサ
１０の振動子２に接続されるケーブルとを着脱自由に機
械的、電気的に接続する接続部分である。

【００２１】カップリング６は、回転方向駆動パルスモ
ータ２２１にて周方向に回転される回転軸２２３と、超
音波センサ１０に付属し超音波センサ１０に接続される
パイプ７とを接続するものであり、一般の市販品であ
る。このようなカップリング６は円筒形状であり、図２
０に示すように、カップリング６の軸方向の両端部に
は、該カップリング６を約半周分にわたり輪切りにする
ようにスリット６ａが複数形成されている。尚、スリッ
ト６ａは他の種々の形態のものを選択することができ
る。このようにスリット６ａを有するカップリング６
は、回転軸２２３におけるぶれがパイプ７さらに超音波
センサ１０に伝わらないように緩衝作用をする。特に、
管１００の軸方向へ超音波センサ１０を手動で移動さ
せ、管１００の周方向へ超音波センサ１０を高速回転さ
せる場合、カップリング６における緩衝作用が探傷検査
精度に寄与する。

【００２２】次に、駆動装置２０について説明する。駆
動装置２０は、超音波センサ１０を管１００の軸方向へ
移動させるための掃引駆動部２１０と、超音波センサ１
０を管１００の周方向へ回転させる回転駆動部２２０と
から構成される。掃引駆動部２１０は、取付台２１１
と、送りネジ２１２と、掃引方向駆動パルスモータ２１
３と、スライドユニット２１４等とからなる。取付台２
１１には、送りネジ２１２の両端が送りネジ２１２の周
方向に回転可能に支持される。該送りネジ２１２の一端
は、コントローラ４０から供給されるパルス信号にて動
作制御されるステップモータからなる掃引方向駆動パル
スモータ２１３の出力軸に接続される。よって送りネジ
２１２は掃引方向駆動パルスモータ２１３にて回転され
る。又、送りネジ２１２には、送りネジ２１２の周方向
への回転により矢印Ａ方向に往復移動を行うスライドユ
ニット２１４が係合している。送りネジ２１２の両端部
に対応した取付台２１１の所定位置にはリミットスイッ
チ２１５が設置される。リミットスイッチ２１５は、ス
ライドユニット２１４が当接もしくは近接することで掃
引方向駆動パルスモータ２１３の動作を停止させる停止
信号をコントローラ４０へ送出する。よってリミットス
イッチ２１５が作動することで、コントローラ４０を介
して掃引方向駆動パルスモータ２１３の動作が停止さ
れ、スライドユニット２１４の移動が停止する。

【００２３】スライドユニット２１４には回転駆動部２
２０が設置される。回転駆動部２２０は、回転方向駆動
パルスモータ２２１と、スリップリング２２２と、回転
軸２２３とを備え、回転方向駆動パルスモータ２２１の
出力軸と同芯上に回転軸２２３が配置される。又、スラ
イドユニット２１４には、回転方向駆動パルスモータ２
２１及びスリップリング２２２が固定され、スライドユ
ニット２１４の移動に伴い回転方向駆動パルスモータ２
２１及びスリップリング２２２、ひいては回転軸２２３
及び超音波センサ１０がスライドユニット２１４の移動
方向に移動する。

【００２４】回転方向駆動パルスモータ２２１は、コン
トローラ４０に電気的に接続され、コントローラ４０か
ら供給される制御信号に従い動作する。回転軸２２３
は、管１００内に挿入可能な外径寸法を有する円筒形状
のもので、一端が超音波センサ１０のパイプ７に接続さ
れるカップリング６に接続され、他端近傍がスリップリ
ング２２２にて周方向に回転可能に支持され、他端が回
転方向駆動パルスモータ２２１の出力軸に連結体を介し
て接続される。よって、回転方向駆動パルスモータ２２
１の作動により回転軸２２３は周方向に回転する。又、
回転軸２２３におけるスリップリング２２２と超音波セ
ンサ１０との区間は、取付台２１１に固定された支持部
材２１６にて回転軸２２３の軸方向及び周方向に滑動可
能に支持される。スリップリング２２２は、超音波セン
サ１０に電気的に接続されたケーブルとデジタル超音波
探傷器３０との電気的接続を行う装置であり、超音波セ
ンサ１０に接続されるケーブルが回転軸２２３の回転に
よりねじれるのを防止する。

【００２５】又、検査対象である管１００と同芯上にて
延在する回転軸２２３に対し、送りネジ２１２は回転軸
２２３の延在方向と同方向でかつ平行に配置される。こ
のように送りネジ２１２と回転軸２２３とを配置するこ
とで、掃引方向駆動パルスモータ２１３にて送りネジ２
１２を回転させることで、スライドユニット２１４を介
して回転軸２２３を管１００の軸方向に沿って移動させ
ることができ、したがって超音波センサ１０を管１００
の軸方向に沿って移動させることができる。

【００２６】次に、このように構成される探傷検査装置
の動作について以下に説明する。本実施例における探傷
検査装置における基本的な探傷動作は、検査対象である
管１００における検査開始位置から、超音波センサ１０
をまず管１００の周方向へ１秒間当たり例えば数百回転
させながら管１００の軸方向へ１秒間当たり例えば５０
ｍｍの速さにて掃引しながら管１００の探傷検査を行う
ものである。尚、上記周方向への超音波センサ１０の回
転速度及び掃引速度は、上述のものに限るものではな
く、詳細検査の場合には例えば周方向へ１回転させて探
傷検査を行った後、超音波センサ１０を管１００の軸方
向へ所定量移動させ、その位置において同様に周方向へ
の探傷検査を行うようにすることもできる。さらに、管
１００の周方向の所定範囲のみを探傷しながら管１００
の軸方向へ移動していくような探傷動作も可能である。
又、超音波センサ１０の軸方向への移動速度について
も、一定速度、可変速度とすることができる。尚、これ
らの速度制御は、後述の動作説明に記載するように、入
力される検査条件に従いコントローラ４０にて演算され
る。

【００２７】図を参照して本実施例の探傷検査装置にお
けるコントローラ４０が行う動作について説明する。図
４に、コントローラ４０の基本動作を示す。基本動作と
して、「初期設定」、「主処理」、「後処理」の各動作
がある。ステップ（図内ではＳにて示す）３０００に示
す「初期設定」とは、図５に示すように、Ａドライブ、
Ｂドライブ等の選択（Ｓ３０２０）を行い、探傷結果デ
ータを記録する記録媒体である例えばフロッピディスク
における記憶容量のチェック（Ｓ３０４０）を行い、表
示装置（以下、ＣＲＴと記す）の画面へのタイトルの表
示（Ｓ３０６０）を行い、システムの開始メッセージの
ＣＲＴへの表示（Ｓ３０８０）を行う動作をいう。

【００２８】ステップ４０００に示す「主処理」とは、
図６に示すように、探傷検査を実行するに当たりコント
ローラ４０内において使用するバッファの記憶内容をク
リアした後（Ｓ４０２０）、いわゆるメニュー画面と呼
ばれる、実行する動作を選択するためのタイトルを表し
た画面を表示し（Ｓ４０４０）、選択されたタイトルの
動作を実行する動作をいう。尚、上記タイトルである、
動作の選択枝としては、「探傷検査」、「解析」、「フ
ァイル操作」、「印字」、「終了」を設けている。「探
傷検査」とは探傷検査を行いその結果について、ＣＲＴ
への表示、フロッピディスクへの記録、割れ位置とその
深さとの関係を示す割れ深さ断面図の印字の各動作を行
うものである。「解析」とはフロッピディスクに記録さ
れている探傷結果データに基づき上記割れ深さ断面図を
印字する動作である。「ファイル操作」とは探傷結果を
顧客への報告書としてまとめる動作である。「印字」と
は上記報告書を印字する動作であり、「終了」とはシス
テムの動作を終了する動作である。

【００２９】ステップ６０００に示す「後処理」とは、
図７に示すように、検査動作を終了することのメッセー
ジが表示される最終画面をＣＲＴに表示し（Ｓ６０２
０）、ＣＲＴをクリアする（Ｓ６０４０）動作をいう。

【００３０】上記「探傷検査」動作について、図８から
図１２を参照して説明する。尚、図８は「探傷検査」動
作の全体の流れを示し、図９から図１２は図８に示す所
定ステップのサブルーチンを示す。尚、探傷検査を実行
する予定がある場合には、検査を行うに当たり予め、ス
ライドユニット２１４を原点位置（検査開始位置）にセ
ットし、かつ上述したように送りネジ２１２及び回転軸
２２３を管１００の軸方向に合わせ、かつ回転軸２２３
と管１００とを同芯上に配置し、かつ超音波センサ１０
が検査開始位置となるように探傷検査装置を設置してお
く。

【００３１】上述したメニュー画面にて「探傷検査」を
選択した場合、まず探傷条件をキーボード等にてコント
ローラ４０に入力する（Ｓ４１２０）。尚、探傷条件と
しては、本実施例においては図９に示すように、管の標
準肉厚、探傷検査を行う長さ、探傷検査物の名称、探傷
検査を開始する位置、探傷検査を終了する位置の各情報
がある（Ｓ４１２１からＳ４１２５）。これらの探傷条
件の情報入力が終了した時点でこれらの入力情報に基づ
きこれから行う探傷検査の設定状況がＣＲＴに表示され
（Ｓ４１２６）、表示された設定状況が正しい場合には
検査員がキーボード上の所定キーを押下することで（Ｓ
４１２７）、検査条件が確定される。尚、上記設定状況
に誤りがある場合には、再度ステップ４１２１に戻り探
傷条件の再入力を行う。

【００３２】探傷条件の入力後、今回行う探傷検査を他
の探傷検査と識別するため探傷番号を検査員が入力する
ことで（Ｓ４１４０）、コントローラ４０は探傷検査結
果を記憶するデータファイルを作成する（Ｓ４１６
０）。データファイルの作成が終了した時点で探傷動作
が始まりデータの取り込み動作が開始する（Ｓ４１８
０）。データ取り込みについては、図１０に示す動作が
行われる。データ取り込みについて説明する。まずコン
トローラ４０は、データ入力部（ＲＳ２３２Ｃ）並びに
掃引方向駆動パルスモータ２１３及び回転方向駆動パル
スモータ２２１の制御部の初期化を行い（Ｓ４１８１，
４１８２）、上記データ入力部におけるデータ通信状態
を示すステータス情報を取得した後（Ｓ４１８４）、作
成した上記データファイルを開き（Ｓ４１８５）、さら
に通信バッファをクリアする（Ｓ４１８６）。又、コン
トローラ４０は、入力された検査条件に最適な探傷検査
が行えるように超音波センサ１０を駆動すべく、掃引方
向駆動パルスモータ２１３へ供給するパルス数、回転方
向駆動パルスモータ２２１の回転速度を演算する（Ｓ４
１８７）。以上のステップ４１８１からステップ４１８
７の動作にて検査準備が完了し、検査員の検査実行又は
検査中止のキー操作により検査実行又は検査中止のいず
れかの動作が行われる（Ｓ４１８８，４１８９）。検査
中止の場合には、コントローラ４０は上記データファイ
ルを閉じ（Ｓ４１９２）、入力された探傷条件、上記探
傷番号を保存ファイルに書き込む（Ｓ４１９３）。

【００３３】検査実行の場合には、コントローラ４０
は、掃引方向駆動パルスモータ２１３及び回転方向駆動
パルスモータ２２１を駆動し、演算結果に基づき掃引方
向駆動パルスモータ２１３及び回転方向駆動パルスモー
タ２２１の動作を制御する。又、超音波センサ１０は超
音波の送受信を開始する。これによって掃引方向駆動パ
ルスモータ２１３及び回転方向駆動パルスモータ２２１
の動作に従い超音波センサ１０からは探傷情報がデジタ
ル超音波探傷器３０へ供給される。尚、超音波センサ１
０からは、割れの発生箇所に応じて探傷情報が送出され
るもので、よって同一位置情報内に複数の割れが存在す
る場合にはそのそれぞれに対応して探傷情報が送出され
る。尚、割れを検出した管１００の軸方向における位置
情報は、検査条件として入力した探傷開始点情報と、超
音波センサ１０が管１００の軸方向へ単位長さ分移動す
るのに必要なパルス数が分かっていることとから、掃引
方向駆動パルスモータ２１３へ供給したパルス数からコ
ントローラ４０にて算出される。

【００３４】コントローラ４０がデジタル超音波探傷器
３０へ送信を要求することで、デジタル超音波探傷器３
０からコントローラ４０への有効データの転送が開始さ
れ（Ｓ４１９０）、コントローラ４０における通信バッ
ファへ有効データが格納されていく（Ｓ４１９１）。
尚、有効データとは、割れの深さに対する、送出した超
音波の反射波の強度に関するデータをいい、上記反射波
の最大強度を１０３％として、得られた反射波の強度に
対応した割合にて示されるデータである。尚、上記反射
波の最大強度を１００％ではなく１０３％としたのは単
に装置側の信号処理上の都合からである。又、有効デー
タが得られた、管１００の軸方向の位置を示す位置情報
も上記通信バッファへ格納されていく。尚、デジタル超
音波探傷器３０において有効データとは、超音波センサ
１０から供給される探傷情報の内、一つのデータとみな
せるビット数を有するデータをいう。したがって、所定
ビット数に達する割れが検出された場合にのみ上記有効
データ及び上記位置情報とが通信バッファに格納されて
いくことになる。又、上述したように、同一位置情報に
複数の割れが存在する場合にはそのそれぞれに対応して
有効データが存在することになる。所定のビット数とな
り有効データとなったときには、有効データは処理され
上記データファイルへ書き込まれ、（Ｓ４１９４，４１
９５）、又、ＣＲＴに表示される（Ｓ４１９６）。尚、
ここでＣＲＴに表示される有効データは、反射波の強度
が上述した、％の単位にて表示される。

【００３５】これにて検査長内の１箇所における探傷動
作が終了し、コントローラ４０は演算結果に基づき掃引
方向駆動パルスモータ２１３へ所定量のパルス信号を送
出し超音波センサ１０を所定量分、管１００の軸方向へ
移動させ、次の箇所における探傷検査を上述と同様に実
行する（Ｓ４１９７，４１９８）。このようにして検査
長にわたり探傷検査を実行し順次その有効データをデー
タファイルに書き込んでいく。そして検査長分の探傷検
査が終了した時点で、コントローラ４０は上記１箇所毎
についてそれぞれ割れ深さの最大値を計算する（Ｓ５０
００）。

【００３６】割れ深さ最大値計算工程（Ｓ５０００）に
ついて図１１を参照し説明する。コントローラ４０は、
最大値の初期値を「０」にセットした後（Ｓ５０１
０）、上記データファイルを開き該データファイルから
各位置情報毎に上記有効データを読み出し（Ｓ５０２
０，５０３０）、読み出したそれぞれの位置情報におけ
るそれぞれの有効データに基づき割れ深さを求める。割
れ深さの算出には、上述した割れ深さ曲線が用いられ
る。尚、超音波センサ１０から供給される受信超音波の
強度は、上述したように％単位にて表わされた有効デー
タであり、割れ深さ曲線は、この有効データと割れ深さ
との関係を示す、例えば図１９に示す曲線である。又、
超音波センサ１０の説明箇所にて述べたように、検査対
象物内における超音波の進行速度に応じて検査対象物に
対する超音波の入射角を変化させるように振動子２の傾
斜角が異なる超音波センサ１０を使い分けることから、
本実施例におけるコントローラ４０には、検査対象物内
における超音波の進行速度にて使用を選択する２種類の
割れ深さ曲線の関数データを格納しており、割れ深さ曲
線の選択は検査条件を設定するときに行う。

【００３７】それぞれの有効データは、その値が８０％
以下、８０％を越え１００％以下、１００％を越える、
のいずれの範囲に該当するのかが判断され（Ｓ５０４
０）、割れ深さ曲線において判断された範囲に対応した
曲線に従い割れ深さが求められる（Ｓ５０５０）。求め
られた割れ深さ値は、同一位置情報内で前最大値と比較
（第１回目のときは「０」との比較）され（Ｓ５０６
０）、今回求まった割れ深さ値が上記前最大値を越える
ものであれば今回求まった割れ深さ値を新たな最大値と
して更新してデータファイルに書き込む（Ｓ５０６０，
５０７０，５０８０）。さらに今回求まった割れ深さ値
が存在する位置情報もデータファイルに書き込まれる。
例えば、検査開始点から５０ｍｍ進んだ位置に、深さ
０．５ｍｍ，１．０ｍｍ，０．８ｍｍの３つの周方向へ
の割れが検出された場合、最大割れ深さ値は１．０ｍｍ
であり、位置情報として５０ｍｍが格納される。このよ
うにデータファイルには、各位置情報毎に割れ深さの最
大値が書き込まれる。以下、ステップ５０３０からステ
ップ５０８０が各位置情報毎に繰り返された後、データ
ファイルを閉じる（Ｓ５０９０）。尚、最大値計算工程
では、さらに検査長全体における最大値を求め、その最
大値とその最大値が存在する位置情報とのみを上記デー
タファイルに記憶するようにしてもよい。

【００３８】このようにして割れが検出された位置とそ
の位置における割れ深さの最大値が求まることから、横
軸に管の軸方向の長さ、縦軸に割れの深さを表した図
（以下、「割れ深さ断面図」と記す）を作成する（Ｓ５
２００）。尚、上述した最大値計算工程に続いて上記割
れ深さ断面図の作成、表示工程を実行する場合には、上
述したステップ５０８０から後述のステップ５２５０へ
移行する。以下に、上記割れ深さ断面図の作成、表示工
程（Ｓ５２００）について説明する。上記データファイ
ルが開かれ（Ｓ５２１０）、記憶されている上記有効デ
ータ、位置情報の全データ数が計算された後（Ｓ５２２
０）、これら上記有効データ、位置情報が読み込まれる
（Ｓ５２３０）。コントローラ４０は、読み込んだそれ
ぞれの有効データについて、ステップ５０５０と同様に
割れ深さ曲線に基づき割れ深さを求め（Ｓ５２４０）、
例えば図１７に示すような、割れ検出位置毎にその位置
における割れ深さの最大値を表した割れ深さ断面図をＣ
ＲＴ上に表示するために必要な演算を行い（Ｓ５２５０
からＳ５２８０）、その演算した結果である検査結果デ
ータをフロッピディスクに保存する（Ｓ５２９０）。そ
して上記検査結果データをＣＲＴ上に表示するか否かの
判断を介して（Ｓ５３００）、表示が選択された場合に
はＣＲＴ上に割れ深さ断面図が表示される（Ｓ５３１
０）。以上の説明が、図６に示す「探傷検査」に関する
動作説明である。

【００３９】次に、図６に示す「解析」に関する動作説
明を行う。上述したように各探傷検査毎に有効データが
データファイルに記憶されていくが、「解析」動作（Ｓ
４３００）はこのようにして記憶された有効データをフ
ロッピディスクのデータファイルから読み出し、割れが
検出された位置毎に割れ深さの最大値計算を行うもので
ある。「解析」動作について図１３を参照し以下に説明
する。「解析」動作が選択された場合、保存されている
有効データの有無が確認された後（Ｓ４３１０）、検査
された管のすべての検査結果数、即ち、上記の有効デー
タのすべてが計数され（Ｓ４３２０）その数がＣＲＴに
表示される（Ｓ４３３０）。次に、選択した管の有効デ
ータについて、図１１に示す割れ深さ最大値計算（Ｓ５
０００）に従い割れ深さの最大値が計算され、求まった
割れ深さの最大値がバッファに格納された後（Ｓ４３４
０）、図１２に示す上述した断面表示工程（Ｓ５２０
０）によってバッファに格納されたデータから割れ深さ
断面図がＣＲＴ上に表示される。

【００４０】一つの検査結果について位置及び最大値が
表示された後、次データの表示指示、前データの表示指
示、又は動作終了のいずれかをキー入力する（Ｓ４３５
０，４３６０）。次データの表示指示又は前データの表
示指示が選択された場合には、割れ深さ最大値計算工程
（Ｓ５０００）に従い割れ深さの最大値が計算され、求
まった割れ深さの最大値がバッファに格納された後（Ｓ
４３８０）、図１２に示す上述した断面表示工程（Ｓ５
２００）によって割れ深さ断面図がＣＲＴ上に表示され
る。一方、動作終了キーが選択された場合には、解析動
作が終了する（Ｓ４３９０）。

【００４１】次に、「ファイル操作」に関する動作説明
を行う。「ファイル操作」動作（Ｓ４５００）とは、フ
ロッピディスクに記憶された検査結果データに従い、顧
客への検査報告書を作成する動作をいう。「ファイル操
作」動作について図１４及び図１５を参照し以下に説明
する。「ファイル操作」が選択された場合、当該ファイ
ル操作における注意事項に関するメッセージがＣＲＴに
表示された後（Ｓ４５２０）、フロッピディスクに検査
結果データが記憶されているか否かが確認され（Ｓ４５
４０）、検査した管の総本数が計算され（Ｓ４５６０）
その本数がＣＲＴ上に表示される（Ｓ４５８０）。操作
者はＣＲＴ上に表示された検査結果の中から報告書とし
て出力したいものを選択する。選択された検査結果デー
タはテンポラリファイルに書き込まれる（Ｓ４６０
０）。そして該テンポラリファイルから読み出されるデ
ータに従い図１５に示す報告書用データファイル作成動
作にて所定の形式にて報告書が作成され（Ｓ４６２
０）、動作終了可否判断を介して（Ｓ４６４０）、動作
終了の選択によりファイル操作の動作を終了する。尚、
上記報告書用データファイルとは、上記テンポラリファ
イルから後述の報告書用保存ファイルを作成する中間的
なファイルをいう。

【００４２】上記報告書用データファイル作成動作につ
いて説明する。上記テンポラリファイルが開かれ（Ｓ４
６２１）、格納されている検査結果データが読み込まれ
る（Ｓ４６２２）。読み込まれた検査結果データに基づ
きフロッピディスク内のデータファイルが開かれ（Ｓ４
６２３）、該データファイルから読み出された上記有効
データについて上述した割れ深さ最大値計算工程（Ｓ５
０００）に従い割れ深さの最大値が計算され、計算され
た最大値及びその位置の情報がバッファに格納される
（Ｓ４６２４）。そして上記最大値及びその位置の情報
がバッファから報告書用保存ファイルに書き込まれ（Ｓ
４６２５）、上記データファイルは閉じられる（Ｓ４６
２６）。そして動作終了可否判断を介して（Ｓ４６２
７）動作終了の選択により上記テンポラリファイルが閉
じられ（Ｓ４６２８）報告書用データファイル作成動作
が終了する。

【００４３】次に、「印字」動作（Ｓ４７００）につい
て説明する。「印字」動作とは、上述した報告書をプリ
ントアウトする動作をいう。「印字」動作について、図
１６を参照し以下に説明する。「印字」が選択された場
合、上述した報告書用保存ファイルが開かれ（Ｓ４７２
０）、報告書用保存ファイルから読み出されたデータが
プリンタにて印字される（Ｓ４７４０）。印字されるも
のとしては、本実施例においては、例えば図１７に示す
ような割れ深さ断面図、若しくは図１８に示すような、
検査した管毎に割れ深さの最大値、その最大値が検出さ
れた管軸方向における位置等の情報を表した一覧表等で
ある。印字が終了すると、報告書用保存ファイルが閉じ
られ（Ｓ４７６０）、動作終了可否判断を介して（Ｓ４
７８０）、動作終了の選択により印字の動作が終了す
る。

【００４４】尚、すべての動作を終了する場合には、上
記メニュー画面に表示される「終了」を選択することで
動作は終了する。

【００４５】以上説明したように本実施例の探傷検査装
置によれば、従来の探傷検査装置に比べ超音波センサ１
０を管１００の周方向へ高速で回転させ、かつ超音波セ
ンサ１０から供給される探傷結果情報をコントローラ４
０にてリアルタイムに解析し、その解析結果をＣＲＴ上
に表示したり、例えばフロッピディスクに記憶したり、
印字したりするようにしたことから、管の周方向に発生
した割れの検査に対して作業性及び検査精度を向上し、
かつ短時間にて探傷検査を行うことができる。

【００４６】尚、上述した実施例は、管１００に対して
管１００の軸方向及び周方向の両方向に超音波センサ１
０を自動的に移動させる探傷検査装置であるが、管１０
０の軸方向への移動は検査員が手動にて行い、さらに超
音波センサ１０における管１００の周方向への回転を市
販の可変速モータにて行うことで、探傷検査装置の構造
を簡素化することができる。尚、このような簡易タイプ
の探傷検査装置は、上述した実施例の探傷検査装置に比
べ、管１００の周方向及び軸方向への超音波センサ１０
の回転、移動がコントローラ４０にて制御されないだけ
であり、その他の検査結果解析等の各動作は上述したよ
うに行われる。したがってこのような簡易タイプの探傷
検査装置は、高速に探傷検査が実行でき、かつ検査解析
等も高速に行われ、さらに探傷検査装置全体構成が簡易
であるので検査対象物への設置を容易に行え、かつ安価
であるという利点を有する。特に、割れが発生している
正確な位置情報は不要であり単に割れの有無のみを確認
するような探傷検査において、上記簡易タイプの探傷検
査装置は有益である。

【００４７】又、詳細な探傷検査を行う場合には、超音
波センサ１０の回転速度を例えば１回転／秒のような低
速度として探傷検査を行い、超音波センサ１０が１回転
した管軸方向の位置における管の輪切り状態の断面図、
即ち管の横断面図をコントローラ４０から出力すること
もできる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、検
査対象物である管の周方向及び軸方向へ制御装置の制御
に基づき超音波センサを作動させ、管の周方向に存在す
る割れを検出し、超音波センサの位置情報及び超音波セ
ンサから供給される探傷検出情報に基づき制御装置にて
検査情報の解析を行うように構成したことより、管の周
方向に発生した割れの検査に対して作業性及び検査精度
を向上し、かつ短時間にて探傷検査を行うことができ
る。

【００４９】又、請求項３記載の発明によれば、超音波
センサを高速回転させることにより、より探傷検査時間
の短縮を図ることができる。

【００５０】又、請求項３ないし８記載の発明によれ
ば、超音波センサは適切な傾斜角にて配置された振動
子、押圧部材を備え、上記振動子は超音波ビームを拡散
するタイプとすることにより、高速回転させる超音波セ
ンサにおいてより探傷精度を向上させることができる。
さらに、超音波センサを低速回転させることで制御装置
から管の輪切り状態の断面情報を出力することもでき
る。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の探傷検査装置の一実施例における構
成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示す超音波センサの構造例を示す断面
図である。

【図３】 図１に示す駆動装置の一構成例を示す図であ
る。

【図４】 図１に示す探傷検査装置の動作の大略を示す
フローチャートである。

【図５】 図４に示す初期設定の動作を説明するための
フローチャートである。

【図６】 図４に示す主処理の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図７】 図４に示す後処理の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図８】 図６に示す「探傷検査」の動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図９】 図８に示す「探傷条件入力」の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図１０】 図８に示す「データ取り込み」の動作を説
明するためのフローチャートである。

【図１１】 図８に示す「割れ深さ最大値計算」の動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１２】 図８に示す「断面表示」の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図１３】 図６に示す「解析」の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１４】 図６に示す「ファイル操作」の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図１５】 図１４に示す「報告書用データファイル作
成」の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１６】 図６に示す「印字」の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１７】 探傷検査結果の一例である断面表示の例を
示す図である。

【図１８】 探傷検査結果の一例であるリストアップの
例を示す図である。

【図１９】 割れ深さ曲線の一例を示すグラフである。

【図２０】 カップリングの断面図である。

【符号の説明】

１…ハウジング、２…振動子、３…薄板、４…ボールプ
ランジャ、５…接栓部、６…カップリング、１０…超音
波センサ、２０…駆動装置、３０…デジタル超音波探傷
器、４０…コントローラ、１００…管、２１０…掃引駆
動部、２１３…掃引方向駆動パルスモータ、２１４…ス
ライドユニット、２２０…回転駆動部、２２１…回転方
向駆動パルスモータ、２２２…スリップリング、２２３
…回転軸。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管の周方向に延在する割れを検出するた
   め上記管内に挿入される超音波センサと、 上記超音波センサを管周方向へ回転させるセンサ駆動装
   置と、 上記センサ駆動装置の動作制御を行う動作制御部と上記
   超音波センサから供給される探傷検出情報を記憶する記
   憶部と上記探傷検出情報の解析を行う演算部とを備えた
   制御装置と、を備えたことを特徴とする探傷検査装置。
2. 【請求項２】 上記センサ駆動装置はさらに上記超音波
   センサを管軸方向へ移動させる、請求項１記載の探傷検
   査装置。
3. 【請求項３】 上記超音波センサの回転数は１秒間当た
   り１万回転以下の任意の値である、請求項１又は２記載
   の探傷検査装置。
4. 【請求項４】 上記超音波センサは、 ハウジングと、 上記ハウジング表面近傍部に配置され検査対象物に対し
   ４０度から２５度内の任意の値の入射角度となる超音波
   ビームを送出しかつ上記検査対象物からの反射波を受信
   する振動子と、 上記振動子が配置された上記ハウジング表面近傍部を含
   む上記ハウジング直径方向に平行でかつ上記ハウジング
   の直径方向へ延在し上記ハウジング表面近傍部を管内周
   面に密接させる押圧部材と、を備えた請求項１ないし３
   のいずれかに記載の探傷検査装置。
5. 【請求項５】 上記振動子は送出される超音波ビームを
   拡散するタイプである、請求項４記載の探傷検査装置。
6. 【請求項６】 上記振動子が配置された上記ハウジング
   表面近傍部を覆い上記ハウジング表面に取り付けられる
   樹脂膜を備えた、請求項４ないし５のいずれかに記載の
   探傷検査装置。
7. 【請求項７】 上記制御装置における検査解析は、割れ
   の存在が検出された管軸方向の位置毎に割れ深さ寸法情
   報を関連付けて出力する、請求項１ないし６のいずれか
   に記載の探傷検査装置。
8. 【請求項８】 上記制御装置における検査解析は、割れ
   の存在が検出された管軸方向の位置における管の横断面
   情報を出力する、請求項６又は７に記載の探傷検査装
   置。
9. 【請求項９】 管の内外面の周方向に延在する割れを検
   出するため上記管内に挿入された超音波センサから超音
   波を送出しかつその反射波を受信し探傷情報を検出する
   検出工程と、 割れ情報と割れの管直径方向への大きさである割れの深
   さ情報との予め求めた関係に基づき上記検出工程によっ
   て得られた割れ情報から上記割れ深さ情報を演算する割
   れ深さ演算工程と、 上記割れ深さ演算工程によって得られる上記割れ深さ情
   報に基いて、割れを検出した管軸方向の位置毎に対応す
   る割れ深さ寸法を出力する解析工程と、を備えたことを
   特徴とする探傷検査方法。
10. 【請求項１０】 上記解析工程では、さらに割れの存在
    が検出された管軸方向の位置における管の横断面情報を
    出力する、請求項９記載の探傷検査方法。