KR20160045564A - 배관 검사 장치 및 배관 검사 방법 - Google Patents

배관 검사 장치 및 배관 검사 방법 Download PDF

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Abstract

일실시형태에 의하면, 배관 검사 장치는, 배관에 장착된 복수의 초음파 광프로브 중에서 제1 및 제2의 초음파 광프로브를 선택하는 선택부를 구비한다. 또한, 상기 장치는, 상기 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하는 전력 공급부를 구비한다. 또한, 상기 장치는, 상기 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 광검출부를 구비한다.

Description

배관 검사 장치 및 배관 검사 방법{PIPE INSPECTING APPARATUS AND PIPE INSPECTING METHOD}
본 개시된 실시형태는, 배관 검사 장치 및 배관 검사 방법에 관한 것이다.
배관의 두께 감소나 부식의 검사는, 예를 들면, 초음파 탐상법을 이용하여 행해진다. 초음파 탐상법에서는, 피시험체의 표면에 초음파를 송수신하는 탐촉자를 대고 눌러서, 피시험체 내부에 각종 주파수의 초음파를 전파시킨다. 그리고, 피시험체 내부의 결함이나 피시험체의 이면에서 반사하여 돌아온 초음파(echoes)를 수신하고, 피시험체 내부 상태를 파악한다. 결함의 위치는, 초음파의 송신에서 수신까지 소요되는 시간으로부터 측정되고, 결함의 크기는, 수신한 에코의 강도나 결함 에코(flaw echo)가 출현하는 범위의 측정에 의해 산출된다.
초음파에 의한 검사법은, 원자력 발전 플랜트에 있어서, 소재의 판두께의 측정이나, 라미네이션(lamination) 등의 용접 결함의 검출에 이용되고 있다. 또한, 원자로 압력 용기 주위의 노즐 개구부, 브랜치(branch), 배관 조인트를 보강하는 용접 육성부(weld surfacing portion)의 검사에 있어서도, 초음파에 의한 검사법이 이용되고 있다.
발전 플랜트에서는, 유동 가속형 부식(FAC: Flow Accelerated Corrosion)이나 침식 등에 의해, 배관의 엘보부나 오리피스부(orifice portion)의 하류측 등에 두께 감소가 생기기 쉬운 경향이 있다. 이러한 발견에 근거하여, 배관 두께 감소 관리에 관한 규격(발전용 설비 규격 JSME S CA1-2005)이 일본 기계 학회(JSME)에 의해 책정되어 있다. 이 규격에 의하면, 배관 두께 감소 관리는, 초음파 두께 측정기를 이용한 배관 두께 측정에 의해 행해진다. 그러나, 이 수법은, 두께 측정시마다 배관을 덮는 단열재를 해체, 복구할 필요가 있기 때문에, 막대한 시간과 비용을 필요로 한다.
여기서, 저비용의 두께 감소 관리를 실현하기 위하여, 매립형의 정점 측정용 센서가 개발되고 있다. 예를 들면, 전자기 초음파 탐촉자(EMAT: Electro Magnetic Acoustic Transducer)와 광섬유 센서를 조합한 초음파 광프로브를 사용하는 광섬유 EMAT법이 알려져 있다. 전자기 초음파 탐촉자는, 전자력의 작용에 의해 배관 내에 초음파를 여기하는 발진자이다. 광섬유 센서는, 여기된 초음파의 공진파를 레이저광에 의해 검출하기 위한 센서이다. 광섬유 EMAT법에서는, 이 레이저광의 검출 결과를 해석함으로써, 배관의 두께나 배관 내부의 결함의 정보를 얻을 수 있다.
도 1A 및 도 1B는, 매트릭스 정점법(matrix fixed point method) 및 3D-UT 전면 탐상법에 대해서 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는, 배관 두께 감소 현상에 대해서 설명하기 위한 단면도이다.
JSME의 두께 감소 관리 규격 요구에서는, 도 1A에 나타내는 바와 같이, 배관(1)의 FAC를 검출하기 위해서, 매트릭스 정점에 있어서의 배관(1)의 두께를 측정하는 것만으로 좋다. 도 1A는, 사이즈가 150A 이상의 배관(1)의 엘보부(1a)를 나타내고 있다. JSME의 배관 두께 감소 규격에 의하면, 배관(1)의 사이즈가 150A 이상의 경우, 측정점(P) 사이의 축방향 피치(pitch)는 배관 외경 이하의 길이로 설정되고, 배관(1)의 둘레방향에는 1둘레당 8개(45° 피치)의 측정점(P)이 마련된다. 배관(1)의 두께는, 측정점(P)에 판두께 센서(3)를 대고 누르는 것으로 측정된다.
그러나, 실제의 발전 플랜트의 배관(1)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, FAC(4)뿐만이 아니라, 액적 충격 침식(Liquid Droplet Impingement: LDI)(2)로 칭해지는 핀홀(pinhole) 형상의 국부 두께 감소가 발생하고 있다. 도 2는, 오리피스부(1b)의 하류에 위치하는 엘보부(1a)를 나타내고 있다. 매트릭스 정점만으로의 UT 측정에서는, 이러한 LDI(2)를 놓칠 우려가 있다.
여기서, 발전 사업자는, LDI(2)가 발생할 가능성이 높은 엘보부(1a)에 대해서, UT 전면 탐상에 의한 검지 누락이 없는 두께 측정을 관리 지침에 추가할 방침을 나타내고 있다. UT 전면 탐상은, 도 1B에 화살표(S)로 나타내는 바와 같이, 판두께 센서(3)를 기계 주사(mechanically scanning)하는 3D-UT 전면 탐상법으로 실행할 수 있다. 그러나, 3D-UT 전면 탐상법에서는, 주사 기구의 설치나 조정에 긴시간이 걸린다. 이 때문에, 단시간에 간편하고 쉽게 엘보부(1a)를 전면 탐상할 수 있는 배관 검사 방법이 필요해지고 있다.
본 발명에 따른 배관 검사 장치는, 배관에 장착된 복수의 초음파 광프로브 중에서 제1 및 제2의 초음파 광프로브를 선택하는 선택부와, 상기 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하는 전력 공급부와, 상기 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 광검출부를 구비한다.
또한, 본 발명의 다른 배관 검사 장치는, 배관에 장착된 복수의 초음파 발진자 중에서 제1의 초음파 발진자를 선택하고, 상기 배관에 상기 초음파 발진자와 분리하여 장착된 복수의 광섬유 센서 중에서 제1의 광섬유 센서를 선택하는 선택부와, 상기 제1의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 제1의 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제1의 광섬유 센서에 공급하는 전력 공급부와, 상기 제1의 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 광검출부를 구비한다.
본 발명에 따른 배관 검사 방법은, 배관에 장착된 복수의 초음파 광프로브 중에서 제1 및 제2의 초음파 광프로브를 선택하고, 상기 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하고, 상기 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 초음파 광프로브의 설치 개소 이외의 장소의 배관 상태의 검사가 가능해져서 배관의 두께 감소나 결함도 단시간에 간편하고 쉽게 검출할 수 있다.
도 1A 및 도 1B는 매트릭스 정점법 및 3D-UT 전면 탐상법에 대해서 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 배관 두께 감소 현상에 대해서 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 제1 실시형태의 배관 검사 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 4는 제1 실시형태의 각 초음파 광프로브의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 5는 제1 실시형태의 초음파 광프로브의 배관에의 장착예를 나타내는 개략도이다.
도 6A 및 도 6B는 제1 실시형태의 배관 검사 방법을 설명하기 위한 단면도 및 측면도이다.
도 7A 및 도 7B는 제1 실시형태에 있어서의 초음파 전파 거리의 증가 방법의 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8A 및 도 8B는 제1 실시형태의 배관 검사 방법을 설명하기 위한 단면도 및 측면도이다.
도 9는 제1 실시형태에 있어서의 초음파 수신 면적의 증가 방법의 예를 설명하기 위한 측면도이다.
도 10A 및 도 10B는 제1 실시형태의 광섬유 센서의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제1 실시형태의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 제1 실시형태의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 제1 실시형태의 LDI 검출 에리어에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 제1 실시형태의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 제1 실시형태의 변형예의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 16A 내지 도 16C는 제1 실시형태의 LDI의 종류를 설명하기 위한 단면도이다.
첨부 도면을 참조하여 본 실시형태에 대하여 설명한다.
광섬유 EMAT법에서는, 배관(1)의 표면에 복수의 초음파 광프로브를 장착하고, 이들의 초음파 광프로브의 설치 개소의 배관(1)의 두께를 측정한다. 그러나, 종래의 광섬유 EMAT법에서는, 초음파 광프로브의 설치 개소의 바로 아래의 배관(1)의 두께 밖에 측정할 수 없다. 따라서, 광섬유 EMAT법에서는, 배관(1)의 LDI(2)의 검출 누락이 생길 가능성이 있다. 이 때문에, 배관(1)의 FAC(4)와 LDI(2)를 고정밀도로 검출할 수 있는 배관 검사 방법이 필요해지고 있다.
하나의 실시형태에 의하면, 배관 검사 장치는, 배관에 장착된 복수의 초음파 광프로브 중에서 제1 및 제2의 초음파 광프로브를 선택하는 선택부를 구비한다. 또한, 상기 장치는, 상기 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하는 전력 공급부를 구비한다. 또한, 상기 장치는, 상기 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 광검출부를 구비한다.
(제1 실시형태)
도 3은, 제1 실시형태의 배관 검사 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3의 배관 검사 시스템은, 배관(1)의 표면에 장착된 복수의 초음파 광프로브(5)와, 배관 검사 장치(6)와, 컴퓨터(7)를 구비하고 있다. 도 3은, 이들의 초음파 광프로브(5) 중 하나를 나타내고 있다. 배관(1)의 예는, 원자력 발전 플랜트나, 화력 발전 플랜트나, 지열 발전 플랜트 내의 배관이나, 파이프 라인이나 수도관을 구성하는 배관이다.
각 초음파 광프로브(5)는, 전자기 초음파 탐촉자(이하 「EMAT」라고 칭한다)(11)와, 광섬유 센서(12)를 구비하고 있다. 배관 검사 장치(6)는, 광원(21)과, 광간섭계(22)와, 파형 신호 발생기(23)와, 증폭기(24)와, 전기 스위치(25)와, 광 스위치(26)와, 모드 스위치(27)를 구비하고 있다. 광간섭계(22)는, 광검출부의 예이다. 파형 신호 발생기(23) 및 증폭기(24)는, 전력 공급부의 예이다. 전기 스위치(25), 광 스위치(26), 및 모드 스위치(27)는, 선택부의 예이다. 또한, 전기 스위치(25)와 광 스위치(26)는 각각, 제1 및 제2 스위치의 예이다.
EMAT(11)는, 광섬유 센서(12)를 개재하여 배관(1)에 장착되어 있고, 전자력의 작용에 의해 배관(1) 내에 초음파를 여기한다. 광섬유 센서(12)는, 선 형상의 광섬유가 소용돌이 형상(모기향 형상)으로 감겨져서 가요성을 가지는 원형 평판으로 되어 있고, 여기된 초음파의 공진파를 레이저광에 의해 검출하기 위해서 사용된다. 이 원형 평판은, 예를 들면, 일본 5엔 주화와 동일한 정도의 사이즈를 가지고 있다.
파형 신호 발생기(23)와 증폭기(24)는, 컴퓨터(7)에 의한 제어 하에, 고주파 전류를 발생 및 증폭시키고, EMAT(11)에 공급한다. 이것에 의해, EMAT(11)에 전력이 공급된다. 광원(21)은, 기준 레이저광을 발생시키고, 광섬유 센서(12)에 공급한다. 광간섭계(22)는, 광섬유 센서(12) 중을 투과한 기준 레이저광의 변동을 검출한다.
컴퓨터(7)는, 배관(1)의 부식이나 두께 감소 등, 배관(1)의 열화에 관한 판정 임계치가 격납된 진단 데이타베이스를 가지고 있다. 컴퓨터(7)는, 광간섭계(22)로부터 수신한 원파형(original waveform)의 검출 결과나, 이 원파형에 신호 처리를 실시한 처리 결과를, 진단 데이타베이스 내의 데이터와 대조하여, 배관(1)의 열화도를 판정한다.
도 3의 배관 검사 시스템은, 제1의 광섬유(31)와, 제2의 광섬유(32)와, 전원선(33)을 구비하고 있다. 제1의 광섬유(31)는, 광원(21)으로부터 각 초음파 광프로브(5)의 광섬유 센서(12)에 레이저광을 전달하기 위해서 사용되고, 제2의 광섬유(32)는, 각 초음파 광프로브(5)의 광섬유 센서(12)로부터 광간섭계(22)에 레이저광을 전달하기 위해서 사용된다. 전원선(33)은, 증폭기(24)로부터 각 초음파 광프로브(5)의 EMAT(11)에 고주파 전류를 공급하기 위해서 사용된다.
배관 검사 장치(6)는, 전원선(33) 상에 마련된 전기 스위치(25)와, 제2의 광섬유(32) 상에 마련된 광 스위치(26)와, 제1 및 제2의 광섬유(31, 32)에 접속된 모드 스위치(27)를 구비하고 있다. 다만, 광 스위치(26)는, 제1의 광섬유(31) 상에 마련되어 있어도 좋고, 제1 및 제2의 광섬유(31, 32)상에 마련되어 있어도 좋다.
전기 스위치(25)는, 복수의 초음파 광프로브(5) 중에서, 증폭기(24)에 접속하는 초음파 광프로브(5)를 선택하기 위해서 사용된다. 전기 스위치(25)에 의해 어떤 초음파 광프로브(5)가 선택되면, 증폭기(24)로부터 그 초음파 광프로브(5)의 EMAT(11)에 고주파 전류가 공급된다. 본 실시형태의 전기 스위치(25)는, 96 채널을 가지고, 96개의 초음파 광프로브(5)를 제어 가능하다.
광 스위치(26)는, 복수의 초음파 광프로브(5) 중에서, 광간섭계(22)에 접속하는 초음파 광프로브(5)를 선택하기 위해서 사용된다. 광 스위치(26)에 의해 어떤 초음파 광프로브(5)가 선택되면, 그 초음파 광프로브(5)의 광섬유 센서(12)로부터 광간섭계(22)에 레이저광이 공급된다. 본 실시형태의 광 스위치(26)는, 32 채널을 가지고, 32개의 초음파 광프로브(5)를 제어 가능하다.
모드 스위치(27)는, 복선화된(double-lined) 제1 및 제2의 광섬유(31, 32)에 접속된 초음파 광프로브(5)와, 단선화된(single-lined) 광섬유(41)(도 10A 및 도 10B)에 접속된 초음파 광프로브(5)의 전환용으로 사용된다. 모드 스위치(27)의 상세한 사항은 후술한다.
또한, 본 실시형태의 전기 스위치(25), 광 스위치(26), 및 모드 스위치(27)의 제어는, 컴퓨터(7)에 의해 행해진다.
도 4는, 제1 실시형태의 각 초음파 광프로브(5)의 구성을 나타내는 개략도이다.
EMAT(11)는, 영구 자석(A1)과 전기 코일(A2)을 구비하고 있다. 영구 자석(A1)과 전기 코일(A2)은, 수지 시트(13)를 개재하여 일체화되어 있다.
영구 자석(A1)의 내열성이나 내구성을 지배하는 요소로서는, 영구 자석(A1)의 재질이 있다. 내열성이 좋은 영구 자석(A1)의 재질의 예는, 사마륨 코발트이다. 사마륨 코발트의 감자점(demagnetization point)은 350℃ ~ 400℃의 사이에 있기 때문에, 사마륨 코발트의 영구 자석(A1)을 고온에서 사용하는 경우에는, 350℃ 이하에서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 코발트를 희소금속(rare metal)으로 생각하는 관점에서, 코발트의 대체 재료를 사용한 영구 자석(A1)도 개발되기 시작하고 있다. 예를 들면, 사마륨 철계(Sm-Fe-N계 등)의 영구 자석(A1)이, 본드 자석으로서 상품화되어 있다. 고온 어플리케이션인 광섬유 EMAT법을 실행하기 위해서, 영구 자석(A1)으로서 사마륨 철계의 소결 자석을 사용하면, 보다 염가로 친환경인 초음파 광프로브(5)를 실현할 수 있다.
전기 코일(A2)에는, 증폭기(24)로부터 고주파 전류가 공급된다. 그 결과, 전기 코일(A2) 내의 전자 유도로 발생하는 로렌츠력(Lorentz force)이나 자왜(magnetostriction)에 의해, 배관(1)의 내부에 초음파가 여기된다. 또한, 고주파 전류는, 컴퓨터(7)에 의한 파형 신호 발생기(23) 및 증폭기(24)의 제어에 의해, 소정의 주파수 및 진폭을 가지도록 조정된다. 전기 코일(A2)은, 환 형상으로 감겨져서 원형 평판으로 되어 있다.
광섬유 센서(12)는, 수지 시트(13)와 접착제(14)에 의해, EMAT(11)와 일체화되어 있다. 또한, 초음파 광프로브(5)는, 접착제(14)에 의해, 측정 대상의 배관(1)에 접착되어 있다.
EMAT(11)로부터 배관(1)에 초음파를 입력하면, 이 초음파의 일부가 광섬유 센서(12)에 도달한다. 여기서, 광원(21)으로부터의 기준 레이저광이 광섬유 센서(12)에 입력되고 있는 상태에서, 광섬유 센서(12)에 초음파가 도달하면, 광섬유 센서(12)가 초음파의 영향으로, 미세하게 신축하고, 기준 레이저광에 도플러 주파수의 시프트(Doppler frequency shift)나 편파면의 변동(polarization plane variation)이 생긴다.
광간섭계(22)는, 이 광섬유 센서(12) 중을 투과한 기준 레이저광을 광전 변환하여 계측하는 것으로, 이 변동을 검출한다. 이와 같이, 광간섭계(22)는, 초음파의 두께 방향의 공진 상태를, 기준 레이저광의 검출을 통하여 검출할 수 있다. 컴퓨터(7)는, 광간섭계(22)에 의한 기준 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 배관(1)의 상태를 판정할 수 있다.
이와 같이, EMAT(11)로부터 배관(1)에 입력된 초음파는, 배관(1)을 개재하여 광섬유 센서(12)에 공급된다.
이 때, 본 실시형태의 배관 검사 시스템은, EMAT(11)로부터 동일한 초음파 광프로브(5)의 광섬유 센서(12)에 초음파를 공급하고, 이 광섬유 센서(12) 중을 투과한 기준 레이저광을 광간섭계(22)에 의해 검출할 수 있다. 이 경우, 전기 스위치(25)와 광 스위치(26)는, 동일한 초음파 광프로브(5)를 선택한다. 컴퓨터(7)는, 이 기준 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 이 초음파 광프로브(5)의 설치 개소의 바로 아래의 배관(1)의 상태를 판정할 수 있다.
한편, 본 실시형태의 배관 검사 시스템은, EMAT(11)로부터 다른 초음파 광프로브(5)의 광섬유 센서(12)에 초음파를 공급하고, 이 광섬유 센서(12) 중을 투과한 기준 레이저광을 광간섭계(22)에 의해 검출할 수도 있다. 이 경우, 전기 스위치(25)와 광 스위치(26)는, 다른 초음파 광프로브(5)를 선택한다. 전기 스위치(25)에 의해 선택되는 초음파 광프로브(5)는, 제1의 초음파 광프로브의 예이며, 광 스위치(26)에 의해 선택되는 초음파 광프로브(5)는, 제2의 초음파 광프로브의 예이다. 컴퓨터(7)는, 이 기준 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 이들의 초음파 광프로브(5)의 설치 개소 이외의 장소의 배관(1)의 상태를 판정할 수 있다. 이 처리의 상세한 사항은 후술한다.
초음파 광프로브(5)는, EMAT(11)의 형상을 도 4와 같이 단순한 형상으로 해도, 두께 계측(wall thickness measurement) 면에서 충분한 신호 강도가 얻어진다. 두께 계측의 정밀도나 감도를 좌우하는 요인으로서는, EMAT(11)의 발진 파워와, 광섬유 센서(12)의 배관(1)에의 밀착도를 들 수 있다. 이 때문에, 고온 하에서의 영구 자석(A1)의 자력과, 광섬유 센서(12)와 배관(1)과의 접합부의 신뢰성(내구성)이 중요해진다.
영구 자석(A1)의 자력에 관해서는, 고온용의 내열성 영구 자석(A1)을 사용하고 이것을 도금하는 것으로써, 영구 자석(A1)의 산화를 방지하는 방법이 있다. 도금한 고온용의 영구 자석(A1)과, 폴리이미드 코팅의 전기 코일(A2)을 사용하는 것으로, EMAT(11)의 발진 파워를 고온 하에서도 유지할 수 있다.
한편, 광섬유 센서(12)와 배관(1)과의 접합 방법의 예는, 고온 접착제에 의한 접착이나, 용사(thermal spray) 등이다. 광섬유 센서(12)는, 배관(1)의 표면 형상이나 곡률 등에 맞추어서 배관(1)의 표면에 밀착시키도록 배치하고, 접착이나 용사에 의해 배관(1)의 표면에 고정하는 것이 바람직하다. 이 때, 광섬유 센서(12)와 배관(1)은, 직접 밀착시켜도 좋고, 플렉시블 시트 등의 간접재를 개재하여 밀착시켜도 좋다. 후자의 경우, 접합 강도가 높아지는 것으로 내열성이나 내구성 등의 신뢰성을 장기에 걸쳐서 향상시키고, 시공이 용이하기 때문에 염가의 재료로 접합을 행하는 것이 가능해진다.
폴리이미드 코팅의 광섬유 센서(12)를 접착하는 경우에는, 폴리이미드계의 접착제가 장기 신뢰성이 좋고, 에폭시계나 실리콘계의 접착제는 비교적 열화가 빠른 경향이 있다. 폴리이미드 코팅의 광섬유 센서(12)를 금속제의 배관(1)에 접합할 때에는, 폴리이미드계의 접착제를 사용하여 진공 함침법으로 접착하는 것이 바람직하다.
진공 함침법에서는, 우선, 광섬유 센서(12)를, 접착제를 함침시킨 글라스 클로스(glass cloth)로 협지한다. 다음에, 이것을 면 형상 히터 또는 라바 히타(rubber heater)와 함께 배관(1)의 표면에 진공 팩하여 대기압으로 누르면서, 히터의 온도 조정에 의해 소정의 가열 경화를 행한다. 다음에, 경화 및 접착 후에, 릴리스 필름, 브리더(breather), 히터, 팩 필름(pack film) 등을, 글라스 클로스의 표면으로부터 떼어낸다.
또한, 광섬유 센서(12)는, 다음의 수순으로 제작 가능하다. 우선, 내열성 코팅 섬유를 소용돌이 형상으로 감는다. 다음에, 소용돌이 형상으로 감은 내열성 코팅 섬유를, 폴리이미드 등의 내열재로 이루어지는 플렉시블 시트 상에, 폴리이미드 바니시를 이용하여 고정한다. 또한, 광섬유 센서(12)는, 이 플렉시블 시트와 함께 접착제를 함침한 글라스 클로스로 협지해도 좋고, 직접 글라스 클로스로 협지해도 좋다.
또한, 폴리이미드계의 접착제 대신에, 금속 파우더를 배합한 세라믹스계의 접착제를 사용해도 좋다. 금속 파우더를 배합한 세라믹스계의 접착제에는, 시공성과 내구성이 좋은 것이 있다는 것이 확인되어 있다. 이러한 접착제를 이용하는 경우, 광섬유 센서(12)를 배관(1)의 표면에 있어서 단순하게 접착제를 도포하여 유지하고, 접착제를 실온 경화시키는 것으로써, 충분한 접합 강도가 얻어진다. 이 경우, 광섬유 센서(12)와 배관(1)의 사이에 글라스 클로스를 개재시켜도 좋고, 개재시키지 않아도 좋다.
도 5는, 제1 실시형태의 초음파 광프로브(5)의 배관(1)에의 장착예를 나타내는 개략도이다.
본 실시형태에서는, 복수의 초음파 광프로브(5)를 배관(1)의 외면에 장착하고, 배관(1)의 내면과 외면으로부터 다중 반사한 공진 초음파 신호를 컴퓨터(7)에 의해 해석하는 것으로, 배관(1)의 두께를 측정한다. 배관(1)의 재질은, 예를 들면 탄소강이다. 본 실시형태에서는, 초음파 광프로브(5)를 미리 배관(1)과 단열재(보온재)(8)의 사이에 매립하는 것으로, 두께 측정(열화도 판정)을 온라인으로 행하는 것이 가능해진다. 본 실시형태에 의하면, 두께 측정을 할 때마다 단열재(8)를 해체, 복구할 필요가 없기 때문에, 발전 플랜트의 안전성이나 설비 가동률을 높일 수 있다.
배관 두께 감소 관리 규격에서는, 배관(1)의 두께 측정점의 위치가, 배관(1)의 지름에 대응하여 정해져 있다. 배관(1)의 사이즈가 150A(외경: 약 165mm) 이상의 경우는, 배관(1)의 둘레방향으로 8개소(45° 간격)로 정해져 있다. 또한, 배관(1)의 사이즈가 150A 미만의 경우는, 배관(1)의 둘레방향으로 4개소(90° 간격)로 정해져 있다. 도 5는, 전자의 경우의 예를 나타내고 있다. 또한, 배관(1)의 축방향에 대해서는, 배관(1)의 외경 길이 이하의 간격으로 배관(1)의 두께 측정점을 설정하는 것이 정해져 있다.
이들의 초음파 광프로브(5)를 이용하여 배관(1)의 두께를 측정하는 방법을 설명한다.
EMAT(11)의 전기 코일(A2)은, 고주파 전류가 흐르면, 배관(1)을 진동시키고, 배관(1) 내에 초음파를 발생시킨다. 이 때, 컴퓨터(7)는, 파형 신호 발생기(23)를 통해서 고주파 전류의 주파수를 변화시키는 것으로써, 초음파의 주파수를 소망의 주파수 대역으로 스윕(sweep)시킨다.
배관(1) 내의 초음파는, 광섬유 센서(12)에 전파된다. 광섬유 센서(12)에 기준 레이저광이 입력되고 있는 상태에서 광섬유 센서(12)에 초음파가 도달하면, 기준 레이저광에 도플러 주파수의 시프트나 편파면의 변동이 생긴다. 이 변동치(신축 속도)를 광간섭계(22)가 광전 변환에 의해 전압치로 변환하는 것으로, 배관(1) 내를 전파하는 초음파의 주파수를 계측하는 것이 가능해진다.
배관(1)의 두께(d)와, 배관(1) 내의 초음파의 파장(λ)의 사이에, λ = 2d의 관계가 성립할 때, 초음파의 입사파와 반사파가 공진하고, 이들의 합성파의 진폭이 커진다. 이 관계는, 배관(1) 내의 초음파의 주파수(f)와 음속(v)을 이용하여, f = v/2d로 나타낼 수 있다. 따라서, 공진 발생시의 초음파의 주파수(f)와 음속(v)이 얻어지면, 배관(1)의 두께(d)를 구할 수 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 배관(1)의 두께(d)를 측정할 때, 초음파의 주파수를 소망의 주파수 대역으로 스윕시키고, 공진 주파수(f)를 측정한다. 한편, 음속(v)은, 배관(1)의 재질로부터 산출 가능하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 측정된 공진 주파수(f)와, 산출된 음속(v)을 이용하여, 배관(1)의 두께(d)를 도출할 수 있다.
예를 들면, 두께 15mm의 강제(steel)의 배관(1)의 경우, 200 kHz의 초음파를 입력하면 공진이 생긴다. 본 실시형태에 의하면, 배관(1)이 강제라는 것과, 공진 주파수(f)가 200 kHZ라는 것을 알 수 있으면, 배관(1)의 두께(d)가 15mm라는 것을 결정할 수 있다.
본 실시형태의 초음파 광프로브(5)는, 원자력 발전소나 화력 발전소의 배관(1)의 엘보부나 오리피스부의 하류측 등, 통계적으로 두께 감소되기 쉽다고 생각되는 개소나, 지열 발전소 배관이나 수도관을 구성하는 배관(1)의 폐색을 일으키기 쉬운 개소 등에 장착하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 파형 신호 발생기(23)는, 배관(1) 내에 발생시키는 진동의 주파수를, 배관(1)의 두께에 대응하여 1Hz ~ 10MHz의 임의의 주파수로 설정 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 컴퓨터(7)는, 광간섭계(22)를 개재하여, 주파수 20kHz ~ 10MHz의 초음파 진동뿐만 아니라, 주파수 1Hz ~ 20 kHz의 비초음파 진동도 검출 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 5는, 제2의 광섬유(32)를 나타내고 있다. 제1 및 제2의 광섬유(31, 32)는, 표면이 노출되어 있어도 좋고, 수지 시트나 플렉시블 시트재 등의 부재로 협지되어 있어도 좋고, 이들의 조합으로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 제1 및 제2의 광섬유(31, 32)와 이것들을 협지하는 부재의 사이의 간극에는, 접착제가 충전되어 있어도 좋다.
(1) 제1 실시형태의 배관 검사 방법
도 6A 및 도 6B는, 제1 실시형태의 배관 검사 방법을 설명하기 위한 단면도 및 측면도이다.
도 6A 및 도 6B는, 배관(1)의 1개분의 스풀(spool)의 단면 및 측면을 나타내고 있다. 구체적으로는, JSME의 발전용 화력 설비 규격(JSME S CA1-2009년)에 따라서, 150A 이상의 사이즈를 가지는 배관(1)에 4열의 초음파 광프로브(5)를 설치한 예를 나타내고 있다. 각 열은, 8개의 초음파 광프로브(5)를 등간격으로 포함하고 있다. 이들의 열 사이의 거리는, 배관(1)의 직경(외경)(φ)과 동일한 값으로 설정되어 있다. 이 예에서는, 이와 같이 32개의 초음파 광프로브(5)가 배관(1)의 각 스풀에 설치되어 있다.
본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 통상, EMAT(11)로부터 동일한 초음파 광프로브(5)의 광섬유 센서(12)에 초음파를 공급하고, 이 광섬유 센서(12) 중을 투과한 기준 레이저광을 광간섭계(22)에 의해 검출한다. 이 경우, 컴퓨터(7)는, 이 광섬유 센서(12)의 설치 개소의 배관(1)의 두께(즉, 이 광섬유 센서(12)의 바로 아래에 있어서의 배관(1)의 두께)를 측정할 수 있다.
본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 이러한 측정에 의해, 배관(1)의 FAC(4)(도 2)를 검출할 수 있다. 일반적으로, 광섬유 EMAT법을 실행할 때의 초음파 광프로브(5)끼리의 설치 간격은, 배관(1)의 FAC(4)를 충분한 정밀도로 검출 가능한 값으로 설정된다.
또한, 본 실시형태의 배관 검사 시스템은, EMAT(11)로부터 다른 초음파 광프로브(5)의 광섬유 센서(12)에 초음파를 공급하고, 이 광섬유 센서(12) 중을 투과한 기준 레이저광을 광간섭계(22)에 의해 검출할 수도 있다. 이 경우, 컴퓨터(7)는, 이 광섬유 센서(12)의 설치 개소 이외의 장소의 배관(1)의 두께를 측정할 수 있다.
도 6B는, 초음파 광프로브(5a)의 EMAT(11)로부터 초음파 광프로브(5c)의 광섬유 센서(12)에 초음파를 공급하는 예나, 초음파 광프로브(5b)의 EMAT(11)로부터 초음파 광프로브(5d)의 광섬유 센서(12)에 초음파를 공급하는 예를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 초음파를 발신하는 초음파 광프로브(5)(EMAT(11))와, 초음파를 수신하는 초음파 광프로브(5)(광섬유 센서(12))와의 여러가지 조합을 설정하는 것으로, 초음파를 여러가지 루트로 전파시킬 수 있다. 예를 들면, 이들의 루트가 배관(1)의 표면을 그물망 형상으로 덮도록, 여러 가지 루트를 설정할 수 있다.
본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 이러한 측정에 의해, 초음파 광프로브(5)의 설치 개소 이외의 장소의 배관(1)의 두께 감소나 결함을 검출할 수 있다. 도 6B는, 이러한 장소에 있는 배관(1)의 LDI(2)를 검출하는 모습을 나타내고 있다.
이 LDI(2)는, 초음파 광프로브(5a, 5c)를 최단 거리로 연결하는 루트 부근에 존재하고 있기 때문에, 초음파 광프로브(5a)의 EMAT(11)로부터 초음파 광프로브(5c)의 광섬유 센서(12)에 공급되는 초음파를 이용하여 검출할 수 있다. 또한, 이 LDI(2)는, 초음파 광프로브(5b, 5d)를 최단 거리로 연결하는 루트 부근에 존재하고 있기 때문에, 초음파 광프로브(5b)의 EMAT(11)로부터 초음파 광프로브(5d)의 광섬유 센서(12)에 공급되는 초음파를 이용해도 검출할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 배관(1)의 FAC(4)와 LDI(2)의 양방을 검출할 수 있다. 본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 전기 스위치(25)와 광 스위치(26)에 의해 초음파를 발신하는 초음파 광프로브(5)와 초음파를 수신하는 초음파 광프로브(5)와의 조합을 전환하는 것으로, 초음파의 전파 루트를 조정할 수 있고, 배관(1)의 여러가지 개소의 FAC(4)나 LDI(2)를 검출할 수 있다.
본 실시형태에서는, 다른 초음파 광프로브(5) 사이에서 초음파를 송수신한다. 이 때문에, EMAT(11)의 초음파 전파 거리나, 광섬유 센서(12)의 초음파 수신 면적을 증가시키는 것이 바람직하다. 이하, 초음파 전파 거리나 초음파 수신 면적의 증가 방법의 구체적인 예를 설명한다.
도 7A 및 도 7B는, 제1 실시형태에 있어서의 초음파 전파 거리의 증가 방법의 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7A는, 초음파 광프로브(5)의 구성의 제1 예를 나타내는 단면도이다.
도 7A의 EMAT(11)는, 2개의 영구 자석(A1)과, 1개의 전기 코일(A2)을 구비하고 있다. 전기 코일(A2)은, 환 형상으로 감겨져 있다. 전기 코일(A2)의 외경은, 예를 들면 15mm이다. 영구 자석(A1)의 한쪽은, 원기둥형의 자석이며, 전기 코일(A2)측에 N극, 전기 코일(A2)의 반대측에 S극을 가지고 있다. 영구 자석(A1)의 다른쪽은, 원기둥형의 자석을 둘러싸는 원관형(circular tube shape)의 자석이며, 전기 코일(A2)측에 S극, 전기 코일(A2)의 반대측에 N극을 가지고 있다. 원관형의 자석의 외경은, 예를 들면 20mm이다. N극과 S극은 각각, 제1 극과 제2 극의 예이다.
이와 같이, 이들 영구 자석(A1)은, 반대 방향의 자화(magnetization)를 가지고 있다. 따라서, 도 7A의 EMAT(11)는, 배관(1)의 두께 방향에 수직인 자장(B)을 발생시킨다. 따라서, 배관(1) 내의 전하에는, 전기장(E) 및 자장(B)에 수직인 로렌츠력(F), 즉, 배관(1)의 두께 방향에 평행한 로렌츠력(F)이 작용한다. 이들의 영구 자석(A1) 간의 간극은, 공극(air gap)이라도 좋고, 아몰퍼스 합금 등의 고투자율 재료가 삽입되어 있어도 좋다.
이와 같이, 도 7A의 초음파 광프로브(5)는, 배관(1)의 두께 방향에 수직인 자장(B)을 배관(1)에 걸 수 있다. 이와 같은 자장(B)에는, 예를 들면, 배관(1)의 두께 방향으로의 공진의 SN비를 높일 수 있다고 하는 이점이 있다. 따라서, 도 7A의 구성에 의하면, EMAT(11)의 공진 신호를, 이 EMAT(11)로부터 이격된 광섬유 센서(12)에서 검출하는 것이 가능해진다. 실험에 의하면, 축방향으로 2φ, 둘레방향으로 180° 이격된 초음파 광프로브(5) 사이에서 공진 신호를 검출할 수 있었다.
도 7B는, 초음파 광프로브(5)의 구성의 제2 예를 나타내는 단면도이다.
도 7B의 EMAT(11)는, 1개의 영구 자석(A1)과, 1개의 전기 코일(A2)을 구비하고 있다. 전기 코일(A2)은, 환 형상으로 감겨져 있다. 전기 코일(A2)의 외경은, 예를 들면 30mm이다. 영구 자석(A1)은, 전기 코일(A2)의 내경(d2)보다 직경(d1)이 큰 원기둥형의 자석이다. 영구 자석(A1)의 직경(d1)은, 예를 들면 25mm이다. 영구 자석(A1)의 두께는, 예를 들면 5mm이다. 영구 자석(A1)은, 전기 코일(A2)측에 S극, 전기 코일(A2)의 반대측에 N극을 가지고 있다.
따라서, 도 7B의 EMAT(11)는, 배관(1)의 두께 방향에 평행한 자장(B)을 발생시킨다. 따라서, 배관(1) 내의 전하에는, 전기장(E) 및 자장(B)에 수직인 로렌츠력(F), 즉, 배관(1)의 두께 방향에 수직인 로렌츠력(F)이 작용한다.
또한, 도 7B의 EMAT(11)는, 전기 코일(A2)의 내경(d2)보다 큰 직경(d1)을 가지는 대형의 영구 자석(A1)을 구비하고 있다. 이러한 구성에는 예를 들면, EMAT(11)의 공진 신호의 강도를 높일 수 있다고 하는 이점이 있다. 따라서, 도 7B의 구성에 의하면, EMAT(11)의 공진 신호를, 이 EMAT(11)로부터 이격된 광섬유 센서(12)에서 검출하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 배관(1)의 두께 방향에 평행한 방향에도, 배관(1)의 두께 방향에 수직인 방향에도 광역으로 전파하는 초음파를 여기 가능한 EMAT(광역 여기 EMAT)(11)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 8A 및 도 8B는, 제1 실시형태의 배관 검사 방법을 설명하기 위한 단면도 및 측면도이다.
도 8A 및 도 8B는, 도 6A 및 도 6B와 마찬가지로, 배관(1)의 1개분의 스풀의 단면 및 측면을 나타내고 있다. 단, 도 8A 및 도 8B는, 광역 여기 EMAT(11)를 사용한 배관 검사 방법의 예를 나타내고 있다.
본 실시형태에서는, 광역 여기 EMAT(11)를 구비하는 초음파 광프로브(5)를 사용하는 것으로써, 이격된 초음파 광프로브(5) 사이에서 초음파를 송수신할 수 있다. 도 8B는, 초음파 광프로브(5e)로부터, 초음파 광프로브(5e)의 이웃하는 열의 초음파 광프로브(5f)에 초음파를 공급하는 예를 나타내고 있다. 도 8B는 또한, 초음파 광프로브(5e)로부터, 초음파 광프로브(5f)의 이웃하는 열의 초음파 광프로브(5g)에 초음파를 공급하는 예를 나타내고 있다. 이 경우에는 예를 들면, 이들의 열의 사이에 위치하는 LDI(2)를 검출할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 광역 여기 EMAT(11)를 구비하는 초음파 광프로브(5)를 사용하는 것으로써, 각 스풀의 초음파 광프로브(5)의 개수를 줄일 수 있다. 도 8A 및 도 8B에서는, 각 스풀에 4열의 초음파 광프로브(5)를 설치하고, 각 열에 8개의 초음파 광프로브(5)를 설치하고 있다. 따라서, 각 스풀은, 32개의 초음파 광프로브(5)를 가지고 있다.
그러나, 본 실시형태의 광역 여기 EMAT(11)를 사용하는 경우, 축방향으로 2φ, 둘레방향으로 180° 이격된 초음파 광프로브(5) 사이에서 공진 신호를 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 각 스풀에 2열의 초음파 광프로브(5)를 설치하고, 각 열에 2개의 초음파 광프로브(5)를 설치하는 구성을 채용 가능하다. 이 경우, 각 스풀의 초음파 광프로브(5)의 개수를 1/8로(32개에서 4개로) 줄일 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 배관(1)의 두께의 측정 정밀도(예를 들면 ±0.1mm)를 유지하면서, 배관(1)에 설치하는 초음파 광프로브(5)의 개수를 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시형태에서는, EMAT(11)의 초음파 전파 거리(propagation distnace)를 더 증가시키는 것으로, 배관(1)에 설치하는 초음파 광프로브(5)의 개수를 더 저감할 수 있을 가능성이 있다.
단, JSME 규격 상에는, 매트릭스 정점 상에서 EMAT(11)를 발진시킬 필요가 있기 때문에, 본 실시형태에서는, 광역 여기 EMAT(11)를 각 스풀의 32개소에 설치하고, 광섬유 센서(12)를 각 스풀의 상술한 4개소에 설치하고, 이들 4개소의 광섬유 센서(12)로 스풀 전역의 두께 측정을 커버하는 형태로 한다.
도 9는, 제1 실시형태에 있어서의 초음파 수신 면적의 증가 방법의 예를 설명하기 위한 측면도이다.
본 실시형태에서는, 각 광섬유 센서(12)가 커버하는 배관(1)의 표면 영역을 증대시키기 위해서, 각 광섬유 센서(12)의 감기수(winding number)를 증가시키거나, 각 광섬유 센서(12)의 면적을 넓히는 것이 바람직하다.
여기서, 본 실시형태에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 타원형으로 감겨진 광섬유 센서(12)를 구비하는 초음파 광프로브(5)를 사용해도 좋다. 도 9에서는, 초음파 광프로브(5)가, 배관(1)의 주위에 N개(N은 2 이상의 정수)의 초음파 광프로브(5)마다 환 형상으로 장착되어 있다. 도 9에서는, N의 값은 8이다. 도 9에서는, 이들 초음파 광프로브(5)가, 타원형의 장축이 배관(1)의 둘레방향에 평행하게 되도록 배관(1)에 장착되어 있다. 또한, N개의 초음파 광프로브(5)는, 광섬유 센서(12)끼리가 서로 접촉 또는 근접하도록 배관(1)에 장착하는 것이 바람직하다.
도 9의 구성에 의하면, 배관(1)의 각 스풀의 LDI 커버율(covering ratio)을 향상시킬 수 있고, 예를 들면, LDI 커버율을 100%에 가까운 값으로 높일 수 있다. LDI 커버율은, 각 스풀의 전체 표면적에 차지하는 LDI(2)를 검출 가능한 표면적의 비율이다. LDI 커버율의 상세한 사항은 후술한다.
또한, 도 9의 각 광섬유 센서(12)의 형상은, 수학적으로 엄밀한 타원형일 필요는 없고, 장축 방향과 단축 방향을 가지고, 타원형으로 인식 가능한 형상이면 충분하다. 실제, 도 9의 각 광섬유 센서(12)는, 2개의 직선과 2개의 원호를 조합한 것 같은 형상을 가지고 있다. 예를 들면, 각 광섬유 센서(12)의 형상은, 달걀형이나 긴 원(oblong)이라도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, EMAT(11)와 광섬유 센서(12)를 구비하는 초음파 광프로브(5)를 배관(1)에 장착하는 대신에, EMAT(11)와 광섬유 센서(12)를 분리하여 배관(1)에 장착해도 좋다. 도 9는, EMAT(11)와, EMAT(11)와 분리된 광섬유 센서(12)를 나타내고 있다.
이 경우, 복수의 EMAT(11)와, 이들의 EMAT(11)와 분리된 복수의 광섬유 센서(12)가 배관(1)에 장착된다. 전기 스위치(25)는, 이들 EMAT(11) 중에서, 증폭기(24)에 접속하는 EMAT(11)를 선택하기 위해서 사용된다. 전기 스위치(25)에 의해 선택되는 EMAT(11)는, 제1의 초음파 발진자의 예이다. 광 스위치(26)는, 이들 광섬유 센서(12) 중에서, 광간섭계(22)에 접속하는 광섬유 센서(12)를 선택하기 위해서 사용된다. 광 스위치(26)에 의해 선택되는 광섬유 센서(12)는, 제1의 광섬유 센서의 예이다. EMAT(11)와 광섬유 센서(12)를 분리하는 구성은, 예를 들면, 도 11 ~ 도 16C에 나타내는 LDI 검출에도 적용 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, EMAT(11)와 광섬유 센서(12)를 구비하는 초음파 광프로브(5)를 배관(1)에 장착함과 함께, EMAT(11)와 광섬유 센서(12)를 분리하여 배관(1)에 장착하여, 전자와 후자의 EMAT(11) 및 광섬유 센서(12)를 병용해도 좋다.
도 10A 및 도 10B는, 제1 실시형태의 광섬유 센서(12)의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10A는, 도 3의 광섬유 센서(12)와 동일한 구조를 가지는 광섬유 센서(12)를 나타낸다. 도 10A의 광섬유 센서(12)는, 제1의 광섬유(31)에 접속된 제1 단부(B1)와, 제2의 광섬유(32)에 접속된 제2 단부(B2)를 가지고 있다.
도 10A의 광섬유 센서(12)에서는, 광원(21)으로부터의 기준 레이저광이, 제1의 광섬유(31)을 개재하여 제1 단부(B1)에 입력된다. 이 때, 광섬유 센서(12)에 기준 레이저광이 입력되고 있는 상태에서 광섬유 센서(12)에 초음파가 도달하면, 기준 레이저광에 도플러 주파수의 시프트나 편파면의 변동이 생긴다.
이 기준 레이저광은, 광섬유 센서(12) 중을 제2 단부(B2)를 향하여 진행하고, 제2 단부(B2)로부터 출력되고, 제2의 광섬유(32)를 개재하여 광간섭계(22)에 공급된다. 컴퓨터(7)는, 광간섭계(22)에 의한 기준 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 배관(1)의 상태를 판정할 수 있다.
한편, 도 10B는, 이 변형예에 상당하는 광섬유 센서(12)를 나타낸다. 도 10B의 광섬유 센서(12)는, 광섬유(41)에 접속된 제1 단부(B1)와, 반사부의 예인 반사단(43)에 접속된 제2 단부(B2)를 가지고 있다. 광섬유(41)은, 써큘레이터(circulator, 42)를 개재하여 제1 및 제2의 광섬유(31, 32)에 접속되어 있다. 써큘레이터(42)는, 인입(incoming)과 인출(outgoing) 기준 레이저광을 구별하기 위해서 설치되어 있다. 써큘레이터(42)의 예는, 편광판이다. 반사단(43)은, 기준 레이저광을 반사 가능한 반사면을 가지고 있다.
도 10B의 광섬유 센서(12)에서는, 광원(21)으로부터의 기준 레이저광이, 광섬유(31, 41)을 개재하여 제1 단부(B1)에 입력된다. 이 때, 광섬유 센서(12)에 기준 레이저광이 입력되고 있는 상태에서 광섬유 센서(12)에 초음파가 도달하면, 기준 레이저광에 도플러 주파수의 시프트나 편파면의 변동이 생긴다.
이 기준 레이저광은, 광섬유 센서(12) 중을 제2 단부(B2)를 향하여 진행하고, 반사단(43)의 반사면에서 반사되고, 광섬유 센서(12) 중을 제1 단부(B1)를 향하여 돌아간다. 그리고, 이 기준 레이저광은, 제1 단부(B1)로부터 출력되고, 광섬유(41, 32)를 개재하여 광간섭계(22)에 공급된다. 컴퓨터(7)는, 광간섭계(22)에 의한 기준 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 배관(1)의 상태를 판정할 수 있다.
본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 도 10A의 광섬유 센서(12)와, 도 10B의 광섬유 센서(12)의 양방을 채용 가능하다. 이 때문에, 본 실시형태의 배관 검사 장치(6)는, 도 10A의 광섬유 센서(12)를 사용하기 위한 복선 모드와, 도 10B의 광섬유 센서(12)를 사용하기 위한 단선 모드를 전환하는 모드 스위치(27)를 구비하고 있다(도 3 참조). 복선 모드와 단선 모드는 각각, 제1 모드와 제2 모드의 예이다.
본 실시형태의 단선 모드에서는, 예를 들면 써큘레이터(42)가 사용된다. 본 실시형태의 복선 모드에서는, 예를 들면 써큘레이터(42)가 미사용 상태가 된다.
(2) 제1 실시형태의 LDI 검출
도 11은, 제1 실시형태의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
본 실시형태의 초음파 광프로브(5)는, 배관(1)의 표면을 축방향(z방향)으로 연장하는 복수개의 라인(L1)과, 배관(1)의 표면을 둘레방향(θ방향)으로 연장하는 복수개의 라인(L2)과의 교점(P)에 장착된다. 축방향과 둘레방향은 각각, 제1 및 제2 방향의 예이다. 라인(L1, L2)은 각각, 제1 및 제2 라인의 예이다. 교점(P)은, 매트릭스 정점법의 측정점에 상당한다.
도 11은, 어떤 교점(P)에 배치된 EMAT(11a)와, 그 이웃하는 교점(P)에 배치된 광섬유 센서(12a)와, EMAT(11a)와 광섬유 센서(12a)를 연결하는 직선 상에 존재하는 LDI(2a)를 나타내고 있다. 도 11은, EMAT(11a)를 둘레방향으로 소정 거리만큼 이동하고, 이동 후의 EMAT(11a)로부터 배관(1)에 초음파를 입력하고, 광섬유 센서(12a) 중을 투과한 기준 레이저광을 검출하고, 이 기준 레이저광의 검출 결과로부터 LDI(2a)를 검출하는 실험의 모습을 나타내고 있다. EMAT(11b)는, 이동 후의 EMAT(11a)를 나타낸다. 또한, 이 실험에서는, 광역 여기 EMAT(11)가 아닌 통상의 EMAT(11)를 사용했다.
도 12는, 제1 실시형태의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는, 도 11의 실험 결과를 나타내고 있다. 도 12는, 검출된 기준 레이저광의 주파수 성분마다의 강도를 나타낸다. 기준 레이저광의 주파수는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 배관(1)의 두께에 대응하고 있다. 또한, 도 12의 각 곡선의 수치는, EMAT(11a)의 이동거리(mm)를 나타낸다.
이 실험에서는, 두께가 11.82mm의 배관(1)을 사용했다. 도 12의 둘러싼 부분(R)은, LDI(2a)의 검출 결과를 나타내고 있다. 이것에 의해, LDI(2a) 부분의 배관(1)의 두께는, 10.71mm라는 것을 알 수 있다. 따라서, LDI(2a)는, 배관(1)을 1.11mm 두께 감소시키고 있다.
도 13은, 제1 실시형태의 LDI 검출 영역에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 12의 그래프에 의하면, EMAT(11a)의 이동거리가 ±θ방향으로 30mm 이하의 경우에, LDI(2a)를 검출할 수 있다. EMAT(11c, 11d)는 각각, ±θ방향으로 30mm이동 후의 EMAT(11a)를 나타내고 있다. EMAT(11c, 11d)를 사용하는 경우에는, LDI(2a)를 검출 가능하다. 한편, EMAT(11a)의 이동거리가 ±θ방향으로 30mm를 초과하면, LDI(2a)를 검출할 수 없다. 따라서, 도 11의 실험에서는, 도 13의 영역(R1) 내에 존재하는 LDI(2)를 검출할 수 있다는 것을 알 수 있다. 영역(R1)을, LDI 검출 영역으로 칭하기로 한다.
도 11의 실험과 동일한 초음파 광프로브(5)를 사용하는 경우, 초음파를 발신하는 초음파 광프로브(5)(EMAT(11))와 초음파를 수신하는 초음파 광프로브(5)(광섬유 센서(12))와의 여러가지 조합을 설정하여, LDI(2)의 검출을 반복해도, 소정의 영역 외의 LDI(2)는 검출할 수 없다. 즉, 이 경우에는, 배관(1)의 각 스풀의 LDI 커버율을 100%로 할 수 없다. LDI 커버율은, 각 스풀의 전체 표면적에 차지하는 LDI(2)를 검출 가능한 표면적의 비율이다.
도 14는, 제1 실시형태의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 14의 LDI 검출에서는, 도 7A 또는 도 7B의 광역 여기 EMAT(11)를 구비하는 초음파 광프로브(5)를 사용한다. 따라서, 축방향으로 2φ, 둘레방향으로 180° 이격된 초음파 광프로브(5) 사이에서 공진 신호를 검출할 수 있다.
도 14는, 도 11의 EMAT(11a)로부터 축방향으로 -φ, 둘레방향으로 +45° 이동한 교점(P)에 배치된 EMAT(11e)와, 도 11의 EMAT(11a)로부터 축방향으로 -φ, 둘레방향으로 -45° 이동한 교점(P)에 배치된 EMAT(11f)를 나타내고 있다. 따라서, EMAT(11e, 11f)와 광섬유 센서(12a)는, 축방향으로 2개의 라인(L2)분, 둘레방향으로 1개의 라인(L1)분만큼 이격되어 있다. 도 14는 또한, EMAT(11e)와 광섬유 센서(12a)를 연결하는 직선 상에 존재하는 LDI(2b)를 나타내고 있다.
EMAT(11e, 11f)는 광역 여기 EMAT(11)이기 때문에, EMAT(11e, 11f)와 광섬유 센서(12a)의 사이에서는 공진 신호를 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 도 14의 LDI 검출에서는, 영역(R2)이 LDI 검출 영역이 되고, 영역(R2) 내에 존재하는 LDI(2)를 검출 가능해진다. 영역(R2)은, 저변(base)이 102mm, 높이가 150mm의 2등변 삼각형이다(단, 이것은, 평면 상의 삼각형이 아니라, 곡면 상의 삼각형이다). 도 14의 LDI 검출에서는, LDI(2a)나 LDI(2b)를 검출할 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 초음파를 발신하는 초음파 광프로브(5)와 초음파를 수신하는 초음파 광프로브(5)와의 여러가지 조합을 설정할 때, 축방향으로 2개의 라인(L2)분, 둘레방향으로 1개의 라인(L1)분만큼 이격된 초음파 광프로브(5)의 여러가지 조합을 설정한다. 이러한 조합의 예는, EMAT(11e)를 구비하는 초음파 광프로브(5)와 광섬유 센서(12a)를 구비하는 초음파 광프로브(5)와의 조합이나, EMAT(11f)를 구비하는 초음파 광프로브(5)와 광섬유 센서(12a)를 구비하는 초음파 광프로브(5)와의 조합이다.
이들의 조합으로 LDI(2)의 검출을 반복하는 경우, 이들의 검출시의 LDI 검출 영역을 중첩시키면, 배관(1)의 각 스풀을, 영역(R2)과 합동인 다수의 LDI 검출 영역에 의해 완전하게 덮을 수 있다. 이것은, 각 스풀의 전체 영역의 LDI(2)를 검출할 수 있고, 각 스풀의 LDI 커버율이 100%에 달한다는 것을 의미한다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 배관(1)의 LDI(2)를 각 스풀의 전체 영역에 걸쳐서 고정밀도로 검출하는 것이 가능해진다. 각 스풀의 LDI 커버율은, 각 스풀의 두께 측정의 커버율(각 스풀의 전체 표면적에 차지하는 두께 측정이 가능한 표면적의 비율)의 예이다.
또한, 본 실시형태의 배관 검사 시스템은, 각 스풀의 LDI 커버율이 100%에 달하는 조합이라면, 도 14와 같은 조합 이외의 초음파 광프로브(5)의 조합을 설정해도 좋다.
각 조합의 LDI 검사시의 기준 레이저광은, 광간섭계(22)에 의해 검출되고, 기준 레이저광의 검출 결과가 컴퓨터(7)에 제공된다. 컴퓨터(7)는, 기준 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 초음파의 감쇠율을 산출한다. 이 감쇠율은, EMAT(11)로부터 발생한 초음파의 진폭에 대한, 기준 레이저광으로부터 산출된 초음파의 진폭의 비이다. 컴퓨터(7)는, 이 감쇠율에 근거하여, 배관(1)의 두께 감소 발생 개소(LDI(2)의 발생 개소)와 수신측의 초음파 광프로브(5)와의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 컴퓨터(7)는, 2개의 조합으로부터 산출된 2개의 감쇠율에 근거하여, 배관(1)의 두께 감소 발생 개소(LDI(2)의 발생 개소)의 위치를 산출해도 좋다.
도 15는, 제1 실시형태의 변형예의 LDI 검출에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 초음파 광프로브(51 ~ 55)에 동시에 전력이 공급되고, 초음파 광프로브(5x)가, 초음파 광프로브(51 ~ 55)로부터 발신된 초음파를 수신하는 모습을 나타내고 있다. 초음파 광프로브(51 ~ 55)는, 초음파 광프로브(5x)에 대해서 다른 방향에 위치하고 있다. 구체적으로는, 초음파 광프로브(54, 55)는, 초음파 광프로브(5x)의 둘레방향(±θ방향)에 위치하고 있다. 초음파 광프로브(52)는, 초음파 광프로브(5x)의 축방향(-z방향)에 위치하고 있다. 초음파 광프로브(51, 53)는, 초음파 광프로브(5x)의 나사 방향에 위치하고 있다.
본 변형예에서는, 개개의 초음파 광프로브(51 ~ 55)로부터의 초음파는 약해도, 초음파 광프로브(5x)는, 이들의 초음파가 합성된 강한 합성 초음파를 수신할 수 있다. 따라서, 본 변형예에 의하면, LDI 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다. 이 경우, 초음파 광프로브(51 ~ 55)는, 복수의 제1의 초음파 광프로브의 예이며, 초음파 광프로브(5x)는, 1개 이상의 제2의 초음파 광프로브의 예이다.
도 15는 또한, 초음파 광프로브(5x)와 초음파 광프로브(5y)가, 초음파 광프로브(51 ~ 53)로부터 발신된 초음파를 수신하는 모습을 나타내고 있다.
본 변형예에서는, 광원(21)으로부터의 기준 레이저광을 초음파 광프로브(5x, 5y)에 동시에 공급하고, 초음파 광프로브(5x, 5y)로부터 출력된 기준 레이저광을 광간섭계(22)에 의해 동시에 검출한다. 따라서, 본 변형예에 의하면, 2개의 초음파 광프로브(5x, 5y)에 의한 검사를 단시간에 행하는 것이 가능해진다. 또한, 본 변형예에 의하면, 후술하는 바와 같이, 2개의 초음파 광프로브(5x, 5y)로부터의 기준 레이저광을 검출하는 것으로, LDI(2)의 형상이나 위치를 추정하는 것이 가능해진다. 이 경우, 초음파 광프로브(51 ~ 53)는, 1개 이상의 제1의 초음파 광프로브의 예이며, 초음파 광프로브(5x, 5y)는, 복수의 제2의 초음파 광프로브의 예이다.
도 15는 또한, 초음파 광프로브(5z)가, 초음파 광프로브(5x)로부터 발신된 초음파를 수신하는 모습을 나타내고 있다. 도 15에 나타내는 LDI(2)는, 초음파 광프로브(5x, 5z)를 연결하는 직선 상에 위치하고 있다. 초음파 광프로브(5z)는, 초음파 광프로브(5x)의 나사 방향으로 인접하고 있기 때문에, 초음파 광프로브(5x, 5z) 사이의 거리는, 배관(1)의 직경 φ(= 150mm)보다 길어져 있다. 따라서, 초음파 광프로브(5x)로부터의 초음파가 약하면, 도 15에 나타내는 LDI(2)를 초음파 광프로브(5z)에 의해 검출할 수 없을 가능성이 있다.
여기서, 본 변형예에서는, 초음파 광프로브(51 ~ 55)로부터의 초음파의 위상이 초음파 광프로브(5x)의 위치에서 동기화되고(aligned), 이들 초음파의 합성 초음파의 진폭이 초음파 광프로브(5x)의 위치에서 증강되도록, 초음파 광프로브(51 ~ 55)의 EMAT(11)를 동작시킨다. 또한, 본 변형예에서는, 초음파 광프로브(5x)로부터의 초음파의 위상이 이 합성 초음파의 위상과 초음파 광프로브(5x)의 위치에서 동기화되고, 초음파 광프로브(5x)로부터의 초음파가 이 합성 초음파에 의해 증강되도록, 초음파 광프로브(5x)의 EMAT(11)를 동작시킨다. 따라서, 본 변형예에 의하면, 초음파 광프로브(5x, 5z)를 연결하는 직선 상에 강한 초음파를 전파시키는 것이 가능해지고, LDI(2)의 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 변형예에 의하면, 고차 모드(high order mode)도 검출 가능하게 되고, LDI 검출의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 초음파 광프로브(5x, 5z)의 위치 관계는, 도 15의 위치 관계와는 다른 위치 관계로 설정해도 좋다. 또한, 초음파 광프로브(5x)에 초음파를 공급하는 초음파 광프로브(5)의 조합은, 초음파 광프로브(51 ~ 55) 이외라도 좋다. 본 변형예에서는, 초음파 광프로브(5x, 5z)의 여러가지 위치 관계나, 초음파 광프로브(5x)에 초음파를 공급하는 초음파 광프로브(5)의 여러가지 조합을 설정하고, 이들의 설정 하에서, 초음파 광프로브(5x, 5z)를 연결하는 직선 상에 LDI(2)가 있는 경우의 기준 레이저광의 거동을 조사하고, 이 조사 결과를 데이타베이스로서 컴퓨터(7)내에 유지해 두어도 좋다. 이것에 의해, 컴퓨터(7)는, 초음파 광프로브(5z)로부터의 기준 레이저광의 검출 결과를 데이타베이스와 대조하는 것으로, LDI(2)를 용이하게 검출하는 것이 가능해진다. 데이타베이스는 예를 들면, 후술하는 바와 같이, LDI(2)의 형상이나 위치를 추정하기 위한 데이터를 포함하고 있어도 좋다.
도 16A 내지 도 16C는, 제1 실시형태의 LDI(2)의 종류를 설명하기 위한 단면도이다.
도 16A ~ 도 16C는, 배관(1)에 발생한 LDI(2)를 나타내고 있다. 부호 T1는, LDI(2)의 직경을 나타낸다. LDI(2)의 직경(T1)은, 예를 들면 20 ~ 30mm 정도이다. 부호 T2는, LDI(2)의 깊이를 나타낸다. LDI(2)의 깊이(T2)는, 예를 들면 2mm 정도이다.
부호 K는, 각 LDI(2)의 바닥면과 측면과의 코너부(corner portion)를 나타내고 있다. 도 16A의 LDI(2)의 코너부(K)는, 90도의 각도를 가지고 있다. 도 16B의 LDI(2)의 코너부(K)는, 90도보다 큰 각도(예를 들면 135도)를 가지고 있다. 도 16C의 LDI(2)는, 바닥면과 측면과의 경계가 애매한 코너부(K)를 가지고 있다. 이와 같이, 도 16A ~ 도 16C는, 코너부(K)의 형상이 다른 LDI(2)를 나타내고 있다. 이하, 도 16A ~ 도 16C의 LDI(2)의 단면 형상을 각각, 직각 형상, 둔각 형상, 곡선 형상이라고 칭한다.
실험의 결과, 초음파는, 직각 형상의 LDI(2)는 투과하기 쉽고, 곡선 형상의 LDI(2)는 투과하기 어렵고, 둔각 형상의 LDI(2)는 더 투과하기 어렵다는 것이 판명되었다. 즉, 이들의 LDI(2)에 대한 초음파의 투과성은, 직각 형상의 LDI(2)에서 가장 높고, 둔각 형상의 LDI(2)에서 가장 낮다. 단, 둔각 형상의 LDI(2)의 코너부(K)는 135도로 설정했다. 또한, 실험의 결과, 어떤 LDI(2)에 축방향으로 초음파가 닿았을 경우의 초음파의 투과성은, 이 LDI(2)에 둘레방향으로 초음파가 닿았을 경우의 초음파의 투과성보다 높다는 것이 판명되었다.
이들 실험 결과를 고려하면, 축방향과 둘레방향의 초음파의 투과성의 차이를 무시할 수 있을 경우, 직각 형상의 LDI(2)에 초음파가 닿으면, 강한 강도의 투과파와 약한 강도의 반사파가 관측된다고 생각된다. 한편, 둔각 형상의 LDI(2)에 초음파가 닿으면, 약한 강도의 투과파와 강한 강도의 반사파가 관측된다고 생각된다.
따라서, 도 15의 변형예에 있어서, 컴퓨터(7)는, 기준 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 초음파 중의 투과파 및 반사파를 검출한다. 그리고, 컴퓨터(7)는, 투과파의 강도와 반사파의 강도의 비에 근거하여, LDI(2)의 형상을 추정한다. 예를 들면, 투과파의 비율이 제1의 소정치보다 높으면, LDI(2)의 형상은 직각 형상으로 추정된다. 또한, 투과파의 비율이 제1의 소정치와 제2의 소정치의 사이이면, LDI(2)의 형상은 곡선 형상으로 추정된다. 또한, 투과파의 비율이 제2의 소정치보다 낮으면, LDI(2)의 형상은 둔각 형상으로 추정된다.
예를 들면, 초음파 광프로브(5x)로부터의 초음파를, 초음파 광프로브(5z)와 초음파 광프로브(54)가 수신하는 경우를 상정한다. 이 경우, 도 15에 나타내는 바와 같이 초음파 광프로브(5x, 5z)를 연결하는 직선 상에 LDI(2)가 존재하면, LDI(2)의 영향을 받은 기준 레이저광이 초음파 광프로브(5z)와 초음파 광프로브(54)에서 검출된다. 초음파 광프로브(5z)로부터의 기준 레이저광으로부터 초음파를 검출하는 경우, 이 초음파는 대략 투과파로 생각된다. 한편, 초음파 광프로브(54)로부터의 기준 레이저광으로부터 초음파를 검출하는 경우, 이 초음파는 대개 반사파로 생각된다. 이 경우, 투과파와 반사파의 강도의 비는, 전자의 초음파와 후자의 초음파의 강도의 비에 대략 일치한다. 따라서, 이들의 초음파의 검출 결과에 근거하여 투과파와 반사파의 강도의 비를 산출할 수 있고, 이 비에 근거하여 LDI(2)의 형상을 추정할 수 있다.
단, 축방향과 둘레방향의 초음파의 투과성의 차이를 무시할 수 없을 경우에는, 이 투과성의 차이를 고려하지 않으면, LDI(2)의 형상을 바르게 추정할 수 없는 경우가 있다. 여기서, 본 변형예에서는, 상술한 강도비로부터 LDI(2)의 형상을 추정하기 위한 테이블을, 이 투과성의 차이를 고려하여 설정하고, 이 테이블을 데이타베이스로 하여 컴퓨터(7)내에 유지해 두어도 좋다. 이 경우, 이 테이블을 이용하는 것으로 LDI(2)의 형상을 보다 정확하게 추정하는 것이 가능해진다.
또한, 컴퓨터(7)는, 투과파의 전파방향과 반사파의 전파방향에 근거하여, LDI(2)의 위치를 추정할 수 있다. 예를 들면, 초음파 광프로브(5x)로부터의 초음파를 초음파 광프로브(5z)와 초음파 광프로브(54)가 수신하는 경우, 초음파 광프로브(5z)는, 투과파의 전파방향을 검출할 수 있고, 초음파 광프로브(54)는, 반사파의 전파방향을 검출할 수 있다. 이 경우, 컴퓨터(7)는, 초음파 광프로브(5z)로부터 투과파의 전파방향에 따라서 직선을 연장하고, 초음파 광프로브(54)로부터 반사파의 전파방향에 따라서 직선을 연장하여, 이들의 직선의 교점을 산출하는 것으로써, LDI(2)의 위치를 추정할 수 있다. 또한, LDI(2)의 위치의 추정에서도, 상기의 데이타베이스를 이용해도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 초음파를 발신하는 초음파 광프로브(5)와 초음파를 수신하는 초음파 광프로브(5)로서 다른 초음파 프로프(5)를 선택하여 배관(1)의 검사를 행할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 초음파 광프로브(5)의 설치 개소 이외의 장소에 있어서의 배관(1)의 상태를 검사하는 것이 가능해진다.
여러 실시형태를 설명하였지만, 이들 실시형태는 단지 예시로 나타낸 것이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니다. 실제 여기에 기재한 새로운 장치와 방법은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 게다가, 지금까지 기재된 장치와 방법의 형태는 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 여러 가지의 생략, 대체 및 변경으로 이루어질 수도 있다. 첨부된 청구범위 등은 본 발명의 영역과 사상 내에 속하게 되는 그러한 형태 또는 변형을 포함하려는 것이다.

Claims (15)

  1. 배관에 장착된 복수의 초음파 광프로브 중에서 제1 및 제2의 초음파 광프로브를 선택하는 선택부와,
    상기 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하는 전력 공급부와,
    상기 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 광검출부를 구비하는 배관 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 발진자는,
    상기 전력이 공급되는 코일과,
    상기 코일측에 제1 극을 가지고, 상기 코일의 반대측에 제2 극을 가지는 제1 자석과,
    상기 제1 자석을 둘러싸는 형상을 가지고, 상기 코일측에 상기 제2 극을 가지고, 상기 코일의 반대측에 상기 제1 극을 가지는 제2 자석을 구비하는 배관 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 발진자는,
    상기 전력이 공급되고, 환 형상으로 감겨진 코일과,
    상기 환 형상의 내경보다 직경이 큰 원기둥형의 자석을 구비하는 배관 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 광프로브의 각각은, 타원형으로 감겨진 광섬유 센서를 구비하는 배관 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 초음파 광프로브는, 상기 배관의 주위에 N개(N은 2 이상의 정수)의 초음파 광프로브마다 환 형상으로 장착되고, 또한, 상기 타원형의 장축이 상기 배관의 둘레방향에 평행하게 되도록 상기 배관에 장착되는 배관 검사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 광프로브는, 상기 배관의 표면을 제1 방향으로 연장하는 복수개의 제1 라인과, 상기 배관의 표면을 제2 방향으로 연장하는 복수개의 제2 라인과의 교점에 장착되고,
    상기 선택부는, 상기 제1 및 제2의 초음파 광프로브로서, 상기 제1 방향으로 2개의 상기 제2 라인분만큼 이격되고, 상기 제2 방향으로 1개의 상기 제1 라인분만큼 이격된 초음파 광프로브의 조합을 선택하는 배관 검사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 제1의 초음파 광프로브와 상기 제2의 초음파 광프로브와의 복수의 조합을 설정하고, 상기 조합은, 상기 배관의 각 스풀(spool)의 두께 측정의 커버율(covering ratio)이 상기 조합에 의한 두께 측정에 의해 100%에 달하도록 설정되는 배관 검사 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 복수의 초음파 광프로브 중에서 상기 제1의 초음파 광프로브를 선택하는 제1 스위치와, 상기 복수의 초음파 광프로브 중에서 상기 제2의 초음파 광프로브를 선택하는 제2 스위치를 구비하는 배관 검사 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 광섬유 센서의 제1 단부로부터 입력되어, 상기 광섬유 센서의 제2 단부로부터 출력된 상기 레이저광을 검출하는 제1 모드와, 상기 광섬유 센서의 상기 제1 단부로부터 입력되어, 상기 광섬유 센서의 상기 제2 단부에 접속된 반사부에서 반사되고, 상기 광섬유 센서의 상기 제1 단부로부터 출력된 상기 레이저광을 검출하는 제2 모드를 전환하는 모드 스위치를 구비하는 배관 검사 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 복수의 초음파 광프로브 중에서, 복수의 제1의 초음파 광프로브와 적어도 1개의 제2의 초음파 광프로브를 선택하고,
    상기 전력 공급부는, 상기 복수의 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 동시에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 적어도 1개의 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하고,
    상기 광검출부는, 상기 적어도 1개의 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 배관 검사 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 복수의 초음파 광프로브 중에서, 적어도 1개의 제1의 초음파 광프로브와 복수의 제2의 초음파 광프로브를 선택하고,
    상기 전력 공급부는, 상기 적어도 1개의 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 복수의 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하고,
    상기 광검출부는, 상기 복수의 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 동시에 검출하는 배관 검사 장치.
  12. 배관에 장착된 복수의 초음파 발진자 중에서 제1의 초음파 발진자를 선택하고, 상기 배관에 상기 초음파 발진자와 분리하여 장착된 복수의 광섬유 센서 중에서 제1의 광섬유 센서를 선택하는 선택부와,
    상기 제1의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 제1의 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제1의 광섬유 센서에 공급하는 전력 공급부와,
    상기 제1의 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 광검출부를 구비하는 배관 검사 장치.
  13. 배관에 장착된 복수의 초음파 광프로브 중에서 제1 및 제2의 초음파 광프로브를 선택하고,
    상기 제1의 초음파 광프로브의 초음파 발진자에 전력을 공급하여, 상기 초음파 발진자로부터 상기 배관에 초음파를 입력하고, 상기 초음파를 상기 배관을 개재하여 상기 제2의 초음파 광프로브의 광섬유 센서에 공급하고,
    상기 제2의 초음파 광프로브의 상기 광섬유 센서 중을 투과한 레이저광을 검출하는 것을 포함하는 배관 검사 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 상기 초음파의 감쇠율을 산출하고,
    상기 초음파의 감쇠율에 근거하여, 상기 배관의 두께 감소 발생 개소와 상기 제2의 초음파 광프로브와의 거리를 산출하는 것을 더 포함하는 배관 검사 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저광의 검출 결과에 근거하여, 상기 초음파 중의 투과파 및 반사파를 검출하고,
    상기 투과파 및 상기 반사파의 검출 결과에 근거하여, 상기 배관의 두께 감소 발생 개소의 형상 또는 위치를 추정하는 것을 더 포함하는 배관 검사 방법.
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