ガイド波を用いた非破壊検査方法および装置
【課題】各ガイド波探触子の送受信感度のバラツキを改善することのできるガイド波を用いた非破壊検査方法および装置を提供する。
【解決手段】円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群を備え、超音波探触子の送受信面と円筒形状構造物の表面との間に金属シートを挟み、超音波探触子を構造物表面に押付けてガイド波を送受信し検査する。
【解決手段】円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群を備え、超音波探触子の送受信面と円筒形状構造物の表面との間に金属シートを挟み、超音波探触子を構造物表面に押付けてガイド波を送受信し検査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクや配管のような肉厚がある円筒形状をした構造物の外面及び内面に発生する減肉や欠陥傷および変形などの部位を、ガイド波を用いてその状態を長距離区間一括して検査するのに好適なガイド波を用いた非破壊検査方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンクや配管などの円筒形状構造物は、使用している環境の影響を受けながら時間の経過とともに内外面から腐食が進行する。腐食しやすい箇所では、腐食が進行していくと、内容物の漏洩や破断にいたる事故の要因となるため、定期的に非破壊検査や目視検査をすることで、未然に防止し、タンクや配管の健全性を維持、確認している。
【０００３】
従来から良く用いられている非破壊検査は、超音波厚さ計が一般的であるが、幾つかの課題を抱えている。超音波厚さ計では、センサと被検体との接触面に超音波が効率よく伝播するように、液体状または粘性のある接触媒質を塗布する必要がある。また、センサと被検体との接触面の厚さを、一点一点測定する一点検査となるため、検査範囲が狭く、表面積の大きいタンク検査や大口径の配管検査には長時間を費やし、結果として検査コストが増大する。
【０００４】
そこで、超音波の一種であるガイド波を利用した非破壊検査が、特許文献１で提案されている。ガイド波は、配管や板の境界面を有する物体中を伝播する超音波で、配管の周方向断面積が変化する位置で反射する特徴を利用して、配管の内外面および長距離区間を一括して検査する方法である。
【０００５】
特許文献１のガイド波を用いた非破壊検査装置は、配管全周にわたって複数個の超音波探触子を配置した第１探触子群と、同じく配置された第２探触子群を、検査対象の配管の軸方向に並べて隣接配置する。この第１探触子群、第２探触子群は、直接配管表面に接触させ、押し付けながらガイド波を配管に伝播させている。
【０００６】
ここで、超音波探触子群のガイド波センサから配管に伝播させるガイド波の特徴は、ノンカップリング方式で送受信ができることである。つまり、先に述べた超音波厚さ計のような一般的超音波探傷検査で使用する伝播効率を良くするための接触媒質を必要としない。
【０００７】
しかし反面、課題も有する。検査で用いる単一のモードのガイド波を送信するためには、第１探触子群または第２探触子群の超音波探触子を同時に駆動させる必要がある。また接触状態が超音波探触子群のガイド波センサで全て同じである必要がある。ところが、全て同じ接触状態にさせることは通常困難である。検査精度の良い測定をするためには、ガイド波センサの接触状態を揃えることがガイド波を用いた非破壊検査の課題の一つである。
【０００８】
そのため、特許文献１では、接触状態に伴って、送信する電圧に補正をかけて、行っている。また、特許文献２では、接触状態をチェックするチェック機能で受信信号に補正をかけて測定後信号処理を行っている。
【０００９】
一方、特許文献３に記載された、溶接部の検査方法及び装置は、単一または二個の超音波探触子の送受信面に接触媒質と接触媒質を包むシートを有し、溶接部に存在する空隙で反射したＳＨ反射波の信号から溶接部の健全性を判断している。接触媒質を包むシートは、ポリイミドフィルムやポリエチレンビニールシートなどの浸透しない材料や、アルミ箔のような薄い金属材料でも効果があると記載されている。
【００１０】
ガイド波以外の超音波探触子を用いた構造物の検査では、構造物の形状や測定対象位置により超音波探触子と検査対象物である構造物の間にシューを介在させて行うことが知られている。ここでのシューは、検査対象物との音響結合状態（接触状態）を改善する目的のものではなく、送信及び受信する超音波をある角度に屈折させるためのものであり、検査対象物の形状に沿わせるためのものである。しかし、使用するシューは、加工しやすく取扱いが容易な樹脂性のものが多く、伝播効率を良くするためには接触媒質が必須である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１０７８８５号公報
【特許文献２】特許第３６６８９３６号
【特許文献３】特開２００４−２１２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ガイド波を伝播させて非破壊検査する技術においては、配管の周囲に複数個のガイド波探触子を配置した第１ガイド波探触子群と第２ガイド波探触子群から構成されたガイド波センサを、検査対象の配管の軸方向に並べて配置し、配管表面に直接接触させ、配管に垂直な力で押付けて検査を行う。
【００１３】
このとき、ガイド波検査で用いる単一のモードのガイド波を送信するためには、第１ガイド波探触子群または第２ガイド波探触子群のガイド波探触子を同時に駆動させる必要がある。また、接触状態がガイド波探触子群のガイド波センサで全て同じである必要がある。
【００１４】
然るに、全て同じ接触状態にさせることは難しい。このガイド波センサの接触状態の不均一さが原因となってノイズ（擬似信号）が発生し、検査結果の信頼性が損なわれるという問題があり、接触状態を揃えることがガイド波を用いた非破壊検査の課題の一つである。
【００１５】
この点に関し、特許文献１では、接触状態に伴って、送信する電圧に補正をかけ、また、特許文献２では、接触状態をチェックするチェック機能で受信信号に補正をかけて測定後信号処理を行っている。
【００１６】
しかしながら、信号処理による補正以上に接触状態が不均一で、バランスが良くないケースも考えられる。不均一が生じる要因としては、検査対象構造物の表面状態や検査対象構造物の偏心による、センサ治具とのズレにより接触する部位が各ガイド波センサで異なることが挙げられる。そのため、各ガイド波探触子の送受信感度のバラツキが生じ、ノイズ（擬似信号）が発生し、検査結果で誤判定してしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、各ガイド波探触子の送受信感度のバラツキを改善することのできるガイド波を用いた非破壊検査方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の非破壊検査方法は、円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群を備え、超音波探触子の送受信面と円筒形状構造物の表面との間に金属シートを挟み、超音波探触子を構造物表面に押付けてガイド波を送受信し検査する。
【００１９】
また、金属シートの材質を、当該超音波探触子の送受信部の材料硬度よりも硬度が小さい金属材料とする。
【００２０】
また、金属シートは、複数個の超音波探触子ごとに個別に設けられる。
【００２１】
また、円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列する。
【００２２】
また、円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上に第１と第２のガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列する。
【００２３】
また、円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列するとともに、金属シートはガイド波探触子群ごとに設けられる。
【００２４】
また、金属シートの厚さを、３０μｍから１００μｍとする。
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明の非破壊検査装置は、円筒形状構造物と、円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群と、超音波探触子の送受信面と円筒形状構造物の表面との間に挟みこまれた金属シートと、超音波探触子を構造物表面に押付けるための加圧手段とを備えてガイド波を送受信し検査する。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサを検査対象構造物の被検体表面に設置後の送受信感度のバラツキ調整を割愛または短時間で行うことができ、ガイド波を用いた非破壊波検査時間を短縮できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態による配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図。
【図３】図２の一部拡大断面図。
【図４】ガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャート。
【図５】第２の実施形態による配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面を示す図。
【図７】図６の一部拡大断面図。
【図８】第３の実施形態による配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図。
【図９】図８のＡ−Ａ断面を示す図。
【図１０】図９の一部拡大断面図。
【図１１】金属シートなしと、本発明の実施形態で測定した結果を示す図。
【図１２】本発明によりバラツキが小さくなることを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態におけるガイド波を用いた非破壊検査方法および装置について、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１、図２、図３は、本発明の第１の実施の形態を示している。図１は、配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図、図３は図２の一部拡大断面図である。
【００３０】
図１において、５はタンクや配管などの円筒形状構造物であり、ここでは配管とする。配管には、２組のガイド波探触子群１、２が互いに所定距離λ／４離れた位置に設置される。各ガイド波探触子群１、２は、それぞれ複数のガイド波探触子１ａ〜１ｈ、２ａ〜２ｈから構成され、各群の複数のガイド波探触子は、それぞれ配管５の周方向に配置される。また、複数のガイド波探触子は、金属シート４ａを介して、配管５に接している。これら２組のガイド波探触子群１、２により、ガイド波センサ１０が構成され、配管５の長手方向をガイド波送信方向９として、ガイド波が送信される。
【００３１】
ガイド波は、配管や板の境界面を有する物体中を伝播し、配管の周方向断面積が変化する位置で反射する。このため、配管の肉厚部６の厚さが相違する箇所があると、ここで反射する。例えば、配管の溶接部分は肉厚部６の厚さが相違する箇所であり、反射波が生じるが、この位置は予め特定できるので、それ以外の腐食による肉厚変化部からの反射を把握することが可能である。
【００３２】
図２は、図１の第１のガイド波探触子群１の周方向位置でのＡ−Ａ断面を示しており、各ガイド波探触子１ａ〜１ｈの送受信部３は、金属シート４ａを介して配管５に接している。また、各ガイド波探触子１ａ〜１ｈには、外部から押付け力７が与えられている。なお、各ガイド波探触子１ａ〜１ｈに対して、外部から押付け力７を与えるために図示せぬ加圧手段が備えられている。
【００３３】
図３は、ひとつのガイド波探触子１ａのみを拡大表示したものであり、送受信部３が、金属シート４ａを介して配管５に接していることが見て取れる。
【００３４】
本発明のガイド波を用いた非破壊検査においては、配管に対して上記のような取り付けを施してから、実際の測定に入るわけであるが、このための一連の手順について、図４のガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャートにより説明する。
【００３５】
図４のガイド波を用いた非破壊検査においては、最初に検査する配管５を決定し、検査対象部分からガイド波センサ１０の設置位置、場所を決定する（ステップＳ１０１）。
【００３６】
位置決定後、ガイド波センサ１０を設置する部分の配管５表面の養生を実施する。これは配管５の状況によっては、表面汚れの清掃や、表面の凸凹を平らにすることや、保温材の撤去や、取付けスペースの確保や、高所の場合、足場組みなどの安全対策が必要である。また、ガイド波検査装置を準備し、使用できるようにセッティングする（ステップＳ１０２）。
【００３７】
ステップＳ１０３では、ガイド波センサ１０と配管５の表面の間に金属シート４を挟み込む。このことを、図３で説明する。図３に示す金属シート４ａは、各ガイド波探触子の送受信部３の配管５表面に接触する部分の面積大に同一な形状で切り取り使用する。金属シート４ａは、各ガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ）、２（２ａ〜２ｈ）（図３では１ａ）の各ガイド波送受信部３が配管５表面に接触する部分に取付ける方法や、各ガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ）、２（２ａ〜２ｈ）ごとの送受信部３に取付ける方法でガイド波センサ１０と配管５の表面の間に挟み込み使用する。
【００３８】
図１に示すガイド波センサ１０は、配管５の円周方向に複数個のガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ）を等間隔に全周に配列した第１のガイド波探触子群１と、軸方向に測定周波数の波長以下の間隔（ここでは波長λの４分の１距離）で平行に配列した第２のガイド波探触子群２で構成されている。このガイド波探触子群１、２を、図２のように均等分に分割（ここでは、４分割とし、第１のガイド波探触子群１の場合には、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）し、４分割された各々のガイド波探触子群８のガイド波探触子１を、並列に接続し、信号ケーブルでガイド波検査装置に接続して使用する。
【００３９】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で各ガイド波探触子１、２に取付けたガイド波センサ１０を、配管５の設置予定位置にセッティングする。各ガイド波探触子１、２は、配管５の周方向に対してガイド波センサ１０の治具によって垂直方向に押付け力７を加えて固定されている。図２にセッティングしたガイド波探触子１ａと金属シート４ａと配管５表面の断面図を示す。
【００４０】
金属シート４ａは、ガイド波探触子１ａの配管５表面に接触する部分、即ち、ガイド波を配管５に送受信する送受信部３の材料よりも硬度が小さい材料が好ましい。これは、垂直に押付ける際、金属シート４ａがガイド波探触子１ａと配管５表面間で凹み、押しつぶされ、配管５表面の凸凹や偏心により、ガイド波探触子１ａの配管５表面に接触する部位（送受信部３）の面積が各ガイド波探触子１、２でのバラツキを抑制するためである。
【００４１】
ステップＳ１０５では、ガイド波検査装置を起動し、検査をする測定条件をガイド波検査装置に入力する。主な条件としては、測定する中心周波数、送信するガイド波のパワー、送信方式、測定する信号ゲイン、測定時間、遅延時間、などである。
【００４２】
ステップＳ１０６では、分割した各ガイド波探触子群８の配管５表面の接触状態を確認するためガイド波を配管５に送受信してデータ収録を行い、全ガイド波探触子群８の信号の数値が設定基準値以内であるか判定する。以外であれば、ステップＳ１０７に進み、再度ガイド波センサ１０の調整をして、再び、ステップＳ１０６でデータ収録を行って、判定する。
【００４３】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０５で設定した測定パラメータで検査を実施する。収録データは保管する。検査した測定データに異常ないか、また、再測定の必要性がないか確認し、ステップＳ１０９にて検査の終了を判定する。
【００４４】
ガイド波を用いた非破壊検査が全て完了した場合、ガイド波検査装置を撤収し、検査終了となる。他に検査部位がある場合、ステップＳ１１０によりガイド波センサを取り外し、次の測定個所に移動して、ステップＳ１０１から検査を再スタートする。
【実施例２】
【００４５】
図５、図６、図７は、本発明の第２の実施の形態を示している。図５は、配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図、図６は図１のＢ−Ｂ断面を示す図、図７は図６の一部拡大断面図である。
【００４６】
図５、図６、図７において、金属シート４ｃの部分を除けば、複数個のガイド波探触子群１、２から成るガイド波センサ１０の構成は、基本的に第１の実施の形態と同様である。この例では、金属シート４ｃは各探触子ごとに取り付けるのではなく、配管の周上に巻きつけた形で利用する。
【００４７】
また、本発明の第２の実施の形態に係るガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャートは、基本的には図３に示すとおりであるが、金属シート４ｃを取り付ける部分において相違する。具体的には、ステップＳ１０３において、その中での作業内容が相違してくる。
【００４８】
この場合、ステップＳ１０３の金属シート４ｃのセッティングは、被検体の配管５の円周方向に複数個のガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ、記載を割愛）を等間隔に全周に配列した第１のガイド波探触子群１と配管５表面と接触する部位の間に金属シート４ｃを一重に巻きつけて挟み込んでいる。また、軸方向に測定周波数の波長以下の間隔（ここでは波長λの４分の１距離）で平行に配列した第２のガイド波探触子群２（２ａ〜２ｈ、記載を割愛）と配管表面と接触する部位の間に金属シート４ｂを一重に巻きつけて挟み込みこんでいる。ここでは、各探触子群ごとに、１枚ずつ金属シート４ｃが使用されている。
【００４９】
金属シート４ｃの幅は、一例として、ガイド波センサの第１のガイド波探触子群１と第２のガイド波探触子群２の距離の半分、即ち、測定波長λの８分の１あればよい。また、ひとつの一例として、ガイド波探触子１ａのガイド波送受信部３が配管５表面に接触する幅、即ち、ガイド波探触子１ａのガイド波送受信部３の幅があればよい。
【実施例３】
【００５０】
図８、図９、図１０は、本発明の第３の実施の形態を示している。図８は、配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図、図９は図８のＣ−Ｃ断面を示す図、図１０は図８の一部拡大断面図である。
【００５１】
図８、図９、図１０において、金属シート４ｂの部分を除けば、複数個のガイド波探触子群１、２から成るガイド波センサ１０の構成は、基本的に第１、第２の実施の形態と同様である。この例では、金属シート４ｂは２組の探触子群に共通に取り付けられ、配管の周上に巻きつけた形で利用する。
【００５２】
また、本発明の第３の実施の形態に係るガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャートは、基本的には図３に示すとおりであるが、金属シート４ｂを取り付ける部分において相違する。具体的には、ステップＳ１０３において、その中での作業内容が相違してくる。
【００５３】
この場合、ステップＳ１０３の金属シート４ｂのセッティングは、被検体の配管５の円周方向に複数個のガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ、記載を割愛）を等間隔に全周に配列した第１のガイド波探触子群と、軸方向に測定周波数の波長以下の間隔（ここでは波長λの４分の１距離）で平行に配列した第２のガイド波探触子群（２ａ〜２ｈ、記載を割愛）で構成されたガイド波センサ１０と、配管５表面の間に軸方向に幅が測定波長の４分の１以上の金属シート４ｃを一重に巻きつけて挟み込んでいる。
【００５４】
金属シート４ｃの幅は、ガイド波センサ１０の第１のガイド波探触子群１と第２のガイド波探触子群２の距離以上あれば、同時に金属シート４ｂの１列で両者のガイド波探触子１、２の送受信部３と配管５表面の間に挟み込むことができる。
【００５５】
図１１は、本発明の第１、第２、第３の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した結果をグラフで示す。（ａ）（ｂ）は金属シート４を設置しないとき、（ｃ）（ｄ）は第１の実施の形態、（ｅ）（ｆ）は第２の実施の形態、（ｇ）（ｈ）は、第３の実施の形態での探傷検査結果である。
【００５６】
なお、配管は、直径１１４ｍｍ、厚さ３．９ｍｍ、材質が炭素鋼であり、矢印の位置に模擬減肉を３箇所に付与している。また、各事例での探傷検査結果を２例ずつ紹介しているが、右側列と左側列では、それぞれ模擬減肉位置が同じ場所に設定してある。
【００５７】
各グラフは、横軸に配管長手方向の距離、縦軸は信号強度を示しており、次に各測定結果について簡単に説明する。
【００５８】
図１１の（ａ）と（ｂ）は、金属シート４が無い状態で、配管５にガイド波センサ１０をセッティングし、ガイド波測定をした結果の一例を示す。ガイド波センサ１０のセッティングは、図３のステップＳ１０７のセンサ調整を行わない状態で測定した結果である。
【００５９】
矢印位置にある模擬減肉からの信号は、シート無しの事例（ａ）では、模擬減肉に相当する部位Ｐ１にほかの信号が重畳し、明確な識別が困難である。同じくシート無しの事例（ｂ）では、模擬減肉に相当する部位Ｐ１にほかの信号は見られないが、距離１ｍ以上の範囲Ｐ２にノイズ信号が顕著である。これは、ガイド波センサ１０の各ガイド波探触子１、２と配管５表面との接触状態にバラツキが生じて、単一ガイド波の送受信がうまくいっていないためである。例えば、このバラツキをなくすように調整（図３のステップＳ１０７で実施）すると、ノイズが消えた模擬減肉からの反射信号が得られる。ただし、このためには複数の探触子間の調整に多大の時間と労力を要することになる。
【００６０】
図１１の（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した２つの結果を示す。個々の金属シート４は、５ｍｍ×１５ｍｍ（軸方向×周方向）、厚さ０．０５ｍｍ（５０μｍ）、材質がステンレスである。（ｃ）と（ｄ）ともに３箇所に付与した模擬減肉からの信号は、良いＳＮ比の信号で検出できている。なお、金属シート４の厚さについては、３０μｍから１００μｍの範囲とするのがよい。
【００６１】
図１１の（ｅ）と（ｆ）は、本発明の第２の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した結果を示す。（ｅ）は、金属シート４の幅が１０ｍｍ×２列に、（ｆ）は、金属シート４の幅が１２ｍｍ×２列に設置したときの結果である。いずれも３箇所に付与した模擬減肉からの信号は、良いＳＮ比の信号で検出できている。
【００６２】
図１１の（ｇ）と（ｈ）は、本発明の第３の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した結果を示す。（ｇ）は、金属シートの幅が３０ｍｍ×１列に、（ｈ）は、金属シートの幅が５０ｍｍ×１列に設置したときの結果である。いずれも３箇所に付与した模擬減肉からの信号は、検出できている。
【００６３】
図１１によれば、金属シートを設置する本発明により高いＳ／Ｎ比での探傷が実現できることが理解できる。
【００６４】
また本発明によれば、多くの探触子を設置する必要性があるにもかかわらず、装置設置までの時間、作業を軽減することができる。このことを図１２で説明する。この図は、横軸に第１のガイド波探触子群１と第２のガイド波探触子群２を構成する、それぞれ４つの分割ガイド波探触子群８ａ〜８ｄを示している。縦軸には、基準値１．０に対して、各探触子の受信信号レベルを補正するときの補正係数値（相対値）を示している。また、図１１の金属シートなし（ａ）、第１（ｃ）、第２（ｅ）、第３の実施形態（ｇ）のときの補正係数値をそれぞれ●、▲、□、×で示している。
【００６５】
この図によれば、金属シートなし●のバラツキが大きいことがわかる。１．０から０．７程度の範囲に散逸する。これに対し、他のケースではバラツキが小さい。このことは、金属シートなしの装置設置では、分割ガイド波探触子群ごとに探傷試験を繰り返し、調整したうえでないと実運用に入れないことを意味する。本発明の場合には、バラツキが小さく、狭い範囲に入ってくることが判っているので、分割ガイド波探触子群ごとの探傷試験、調整を簡略化し、場合によっては省略することができる。
【００６６】
このように、本発明では複数個のガイド波探触子から構成されたガイド波センサの送受信部と配管などの検査対象構造物の被検体の間に金属シートが配置されるようにし、外部からガイド波センサを測定検査対象構造物の被検体表面に押付けることによって、金属シートが凹んで表面の凸凹を吸収し、ガイド波センサの送受信部の接触面が確保されることで、接触状況の違いによる感度の均一化が図られ、ガイド波センサの測定性能を維持する技術と検査結果の信頼性向上とを兼ね備えたものとすることができる。
【００６７】
本発明の係る効果は、ガイド波を用いた非破壊検査において、全ての探触子を、金属シートを介して配管に押し付け力をもって設置することで達成されている。この手法では、一般の探傷のように接触媒質を使用しない。また一般の探傷では、シューを介して検査対象に信号をおくる。この場合のシューは金属とされることもあるが、ここでの目的は超音波を屈析させ、あるいは検査対象の形状に合わせ、検出感度を向上させることである。本発明では、検出感度を上げることが目的ではなく、複数のガイド波探触子の感度均一化を図っている。この具体手段が、金属シートを全ての探触子に設置するということである。
【００６８】
以上、説明したように、本実施のガイド波を用いた非破壊検査方法によれば、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサのガイド波送受信部と検査対象構造物の配管表面との接触状況の不均一を、金属シートを挟み込むことによって、金属シートの適度な凹みにより、各ガイド波探触子の接触面積が確保でき、ガイド波送受信信号のバラツキが抑制され、接触状態を調整する回数を減少でき、調整時間を抑制できるため、検査の時間を短縮することが出来る。
【００６９】
また、検査対象物の構造物被検体表面が多少凸凹であっても、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサと検査対象物の被検体との間に挟みこむ金属シートが凸凹を吸収するため、送受信感度のバラツキを少なくすることができ、検査でのガイド波センサの測定性能の維持が可能となり、ガイド波を用いた非破壊検査結果の信頼性向上が可能となる。
【００７０】
また、検査対象物の構造物被検体表面が多少凸凹であっても、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサと検査対象物の被検体との間に挟みこむ金属シートが凸凹を吸収するため、ガイド波センサの接触部が亀裂や破壊で不良になる可能性が低減でき、長時間信頼性のよいガイド波を用いた非破壊検査が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、円筒形状構造物の非破壊検査ができるので、多くの分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１：第１のガイド波探触子群
１ａ〜１ｈ：ガイド波探触子
２：第２のガイド波探触子群
２ａ〜２ｈ：ガイド波探触子
３：ガイド波探触子の送受信部
４ａ〜４ｃ：金属シート
５：検査対象物の被検体の配管
６：配管の肉厚部
７：押付け方向
８ａ〜８ｄ：分割ガイド波探触子群
９：ガイド波送信方向
１０：ガイド波センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクや配管のような肉厚がある円筒形状をした構造物の外面及び内面に発生する減肉や欠陥傷および変形などの部位を、ガイド波を用いてその状態を長距離区間一括して検査するのに好適なガイド波を用いた非破壊検査方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンクや配管などの円筒形状構造物は、使用している環境の影響を受けながら時間の経過とともに内外面から腐食が進行する。腐食しやすい箇所では、腐食が進行していくと、内容物の漏洩や破断にいたる事故の要因となるため、定期的に非破壊検査や目視検査をすることで、未然に防止し、タンクや配管の健全性を維持、確認している。
【０００３】
従来から良く用いられている非破壊検査は、超音波厚さ計が一般的であるが、幾つかの課題を抱えている。超音波厚さ計では、センサと被検体との接触面に超音波が効率よく伝播するように、液体状または粘性のある接触媒質を塗布する必要がある。また、センサと被検体との接触面の厚さを、一点一点測定する一点検査となるため、検査範囲が狭く、表面積の大きいタンク検査や大口径の配管検査には長時間を費やし、結果として検査コストが増大する。
【０００４】
そこで、超音波の一種であるガイド波を利用した非破壊検査が、特許文献１で提案されている。ガイド波は、配管や板の境界面を有する物体中を伝播する超音波で、配管の周方向断面積が変化する位置で反射する特徴を利用して、配管の内外面および長距離区間を一括して検査する方法である。
【０００５】
特許文献１のガイド波を用いた非破壊検査装置は、配管全周にわたって複数個の超音波探触子を配置した第１探触子群と、同じく配置された第２探触子群を、検査対象の配管の軸方向に並べて隣接配置する。この第１探触子群、第２探触子群は、直接配管表面に接触させ、押し付けながらガイド波を配管に伝播させている。
【０００６】
ここで、超音波探触子群のガイド波センサから配管に伝播させるガイド波の特徴は、ノンカップリング方式で送受信ができることである。つまり、先に述べた超音波厚さ計のような一般的超音波探傷検査で使用する伝播効率を良くするための接触媒質を必要としない。
【０００７】
しかし反面、課題も有する。検査で用いる単一のモードのガイド波を送信するためには、第１探触子群または第２探触子群の超音波探触子を同時に駆動させる必要がある。また接触状態が超音波探触子群のガイド波センサで全て同じである必要がある。ところが、全て同じ接触状態にさせることは通常困難である。検査精度の良い測定をするためには、ガイド波センサの接触状態を揃えることがガイド波を用いた非破壊検査の課題の一つである。
【０００８】
そのため、特許文献１では、接触状態に伴って、送信する電圧に補正をかけて、行っている。また、特許文献２では、接触状態をチェックするチェック機能で受信信号に補正をかけて測定後信号処理を行っている。
【０００９】
一方、特許文献３に記載された、溶接部の検査方法及び装置は、単一または二個の超音波探触子の送受信面に接触媒質と接触媒質を包むシートを有し、溶接部に存在する空隙で反射したＳＨ反射波の信号から溶接部の健全性を判断している。接触媒質を包むシートは、ポリイミドフィルムやポリエチレンビニールシートなどの浸透しない材料や、アルミ箔のような薄い金属材料でも効果があると記載されている。
【００１０】
ガイド波以外の超音波探触子を用いた構造物の検査では、構造物の形状や測定対象位置により超音波探触子と検査対象物である構造物の間にシューを介在させて行うことが知られている。ここでのシューは、検査対象物との音響結合状態（接触状態）を改善する目的のものではなく、送信及び受信する超音波をある角度に屈折させるためのものであり、検査対象物の形状に沿わせるためのものである。しかし、使用するシューは、加工しやすく取扱いが容易な樹脂性のものが多く、伝播効率を良くするためには接触媒質が必須である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１０７８８５号公報
【特許文献２】特許第３６６８９３６号
【特許文献３】特開２００４−２１２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ガイド波を伝播させて非破壊検査する技術においては、配管の周囲に複数個のガイド波探触子を配置した第１ガイド波探触子群と第２ガイド波探触子群から構成されたガイド波センサを、検査対象の配管の軸方向に並べて配置し、配管表面に直接接触させ、配管に垂直な力で押付けて検査を行う。
【００１３】
このとき、ガイド波検査で用いる単一のモードのガイド波を送信するためには、第１ガイド波探触子群または第２ガイド波探触子群のガイド波探触子を同時に駆動させる必要がある。また、接触状態がガイド波探触子群のガイド波センサで全て同じである必要がある。
【００１４】
然るに、全て同じ接触状態にさせることは難しい。このガイド波センサの接触状態の不均一さが原因となってノイズ（擬似信号）が発生し、検査結果の信頼性が損なわれるという問題があり、接触状態を揃えることがガイド波を用いた非破壊検査の課題の一つである。
【００１５】
この点に関し、特許文献１では、接触状態に伴って、送信する電圧に補正をかけ、また、特許文献２では、接触状態をチェックするチェック機能で受信信号に補正をかけて測定後信号処理を行っている。
【００１６】
しかしながら、信号処理による補正以上に接触状態が不均一で、バランスが良くないケースも考えられる。不均一が生じる要因としては、検査対象構造物の表面状態や検査対象構造物の偏心による、センサ治具とのズレにより接触する部位が各ガイド波センサで異なることが挙げられる。そのため、各ガイド波探触子の送受信感度のバラツキが生じ、ノイズ（擬似信号）が発生し、検査結果で誤判定してしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、各ガイド波探触子の送受信感度のバラツキを改善することのできるガイド波を用いた非破壊検査方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の非破壊検査方法は、円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群を備え、超音波探触子の送受信面と円筒形状構造物の表面との間に金属シートを挟み、超音波探触子を構造物表面に押付けてガイド波を送受信し検査する。
【００１９】
また、金属シートの材質を、当該超音波探触子の送受信部の材料硬度よりも硬度が小さい金属材料とする。
【００２０】
また、金属シートは、複数個の超音波探触子ごとに個別に設けられる。
【００２１】
また、円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列する。
【００２２】
また、円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上に第１と第２のガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列する。
【００２３】
また、円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列するとともに、金属シートはガイド波探触子群ごとに設けられる。
【００２４】
また、金属シートの厚さを、３０μｍから１００μｍとする。
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明の非破壊検査装置は、円筒形状構造物と、円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群と、超音波探触子の送受信面と円筒形状構造物の表面との間に挟みこまれた金属シートと、超音波探触子を構造物表面に押付けるための加圧手段とを備えてガイド波を送受信し検査する。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサを検査対象構造物の被検体表面に設置後の送受信感度のバラツキ調整を割愛または短時間で行うことができ、ガイド波を用いた非破壊波検査時間を短縮できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態による配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図。
【図３】図２の一部拡大断面図。
【図４】ガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャート。
【図５】第２の実施形態による配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面を示す図。
【図７】図６の一部拡大断面図。
【図８】第３の実施形態による配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図。
【図９】図８のＡ−Ａ断面を示す図。
【図１０】図９の一部拡大断面図。
【図１１】金属シートなしと、本発明の実施形態で測定した結果を示す図。
【図１２】本発明によりバラツキが小さくなることを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態におけるガイド波を用いた非破壊検査方法および装置について、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１、図２、図３は、本発明の第１の実施の形態を示している。図１は、配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図、図３は図２の一部拡大断面図である。
【００３０】
図１において、５はタンクや配管などの円筒形状構造物であり、ここでは配管とする。配管には、２組のガイド波探触子群１、２が互いに所定距離λ／４離れた位置に設置される。各ガイド波探触子群１、２は、それぞれ複数のガイド波探触子１ａ〜１ｈ、２ａ〜２ｈから構成され、各群の複数のガイド波探触子は、それぞれ配管５の周方向に配置される。また、複数のガイド波探触子は、金属シート４ａを介して、配管５に接している。これら２組のガイド波探触子群１、２により、ガイド波センサ１０が構成され、配管５の長手方向をガイド波送信方向９として、ガイド波が送信される。
【００３１】
ガイド波は、配管や板の境界面を有する物体中を伝播し、配管の周方向断面積が変化する位置で反射する。このため、配管の肉厚部６の厚さが相違する箇所があると、ここで反射する。例えば、配管の溶接部分は肉厚部６の厚さが相違する箇所であり、反射波が生じるが、この位置は予め特定できるので、それ以外の腐食による肉厚変化部からの反射を把握することが可能である。
【００３２】
図２は、図１の第１のガイド波探触子群１の周方向位置でのＡ−Ａ断面を示しており、各ガイド波探触子１ａ〜１ｈの送受信部３は、金属シート４ａを介して配管５に接している。また、各ガイド波探触子１ａ〜１ｈには、外部から押付け力７が与えられている。なお、各ガイド波探触子１ａ〜１ｈに対して、外部から押付け力７を与えるために図示せぬ加圧手段が備えられている。
【００３３】
図３は、ひとつのガイド波探触子１ａのみを拡大表示したものであり、送受信部３が、金属シート４ａを介して配管５に接していることが見て取れる。
【００３４】
本発明のガイド波を用いた非破壊検査においては、配管に対して上記のような取り付けを施してから、実際の測定に入るわけであるが、このための一連の手順について、図４のガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャートにより説明する。
【００３５】
図４のガイド波を用いた非破壊検査においては、最初に検査する配管５を決定し、検査対象部分からガイド波センサ１０の設置位置、場所を決定する（ステップＳ１０１）。
【００３６】
位置決定後、ガイド波センサ１０を設置する部分の配管５表面の養生を実施する。これは配管５の状況によっては、表面汚れの清掃や、表面の凸凹を平らにすることや、保温材の撤去や、取付けスペースの確保や、高所の場合、足場組みなどの安全対策が必要である。また、ガイド波検査装置を準備し、使用できるようにセッティングする（ステップＳ１０２）。
【００３７】
ステップＳ１０３では、ガイド波センサ１０と配管５の表面の間に金属シート４を挟み込む。このことを、図３で説明する。図３に示す金属シート４ａは、各ガイド波探触子の送受信部３の配管５表面に接触する部分の面積大に同一な形状で切り取り使用する。金属シート４ａは、各ガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ）、２（２ａ〜２ｈ）（図３では１ａ）の各ガイド波送受信部３が配管５表面に接触する部分に取付ける方法や、各ガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ）、２（２ａ〜２ｈ）ごとの送受信部３に取付ける方法でガイド波センサ１０と配管５の表面の間に挟み込み使用する。
【００３８】
図１に示すガイド波センサ１０は、配管５の円周方向に複数個のガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ）を等間隔に全周に配列した第１のガイド波探触子群１と、軸方向に測定周波数の波長以下の間隔（ここでは波長λの４分の１距離）で平行に配列した第２のガイド波探触子群２で構成されている。このガイド波探触子群１、２を、図２のように均等分に分割（ここでは、４分割とし、第１のガイド波探触子群１の場合には、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）し、４分割された各々のガイド波探触子群８のガイド波探触子１を、並列に接続し、信号ケーブルでガイド波検査装置に接続して使用する。
【００３９】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で各ガイド波探触子１、２に取付けたガイド波センサ１０を、配管５の設置予定位置にセッティングする。各ガイド波探触子１、２は、配管５の周方向に対してガイド波センサ１０の治具によって垂直方向に押付け力７を加えて固定されている。図２にセッティングしたガイド波探触子１ａと金属シート４ａと配管５表面の断面図を示す。
【００４０】
金属シート４ａは、ガイド波探触子１ａの配管５表面に接触する部分、即ち、ガイド波を配管５に送受信する送受信部３の材料よりも硬度が小さい材料が好ましい。これは、垂直に押付ける際、金属シート４ａがガイド波探触子１ａと配管５表面間で凹み、押しつぶされ、配管５表面の凸凹や偏心により、ガイド波探触子１ａの配管５表面に接触する部位（送受信部３）の面積が各ガイド波探触子１、２でのバラツキを抑制するためである。
【００４１】
ステップＳ１０５では、ガイド波検査装置を起動し、検査をする測定条件をガイド波検査装置に入力する。主な条件としては、測定する中心周波数、送信するガイド波のパワー、送信方式、測定する信号ゲイン、測定時間、遅延時間、などである。
【００４２】
ステップＳ１０６では、分割した各ガイド波探触子群８の配管５表面の接触状態を確認するためガイド波を配管５に送受信してデータ収録を行い、全ガイド波探触子群８の信号の数値が設定基準値以内であるか判定する。以外であれば、ステップＳ１０７に進み、再度ガイド波センサ１０の調整をして、再び、ステップＳ１０６でデータ収録を行って、判定する。
【００４３】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０５で設定した測定パラメータで検査を実施する。収録データは保管する。検査した測定データに異常ないか、また、再測定の必要性がないか確認し、ステップＳ１０９にて検査の終了を判定する。
【００４４】
ガイド波を用いた非破壊検査が全て完了した場合、ガイド波検査装置を撤収し、検査終了となる。他に検査部位がある場合、ステップＳ１１０によりガイド波センサを取り外し、次の測定個所に移動して、ステップＳ１０１から検査を再スタートする。
【実施例２】
【００４５】
図５、図６、図７は、本発明の第２の実施の形態を示している。図５は、配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図、図６は図１のＢ−Ｂ断面を示す図、図７は図６の一部拡大断面図である。
【００４６】
図５、図６、図７において、金属シート４ｃの部分を除けば、複数個のガイド波探触子群１、２から成るガイド波センサ１０の構成は、基本的に第１の実施の形態と同様である。この例では、金属シート４ｃは各探触子ごとに取り付けるのではなく、配管の周上に巻きつけた形で利用する。
【００４７】
また、本発明の第２の実施の形態に係るガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャートは、基本的には図３に示すとおりであるが、金属シート４ｃを取り付ける部分において相違する。具体的には、ステップＳ１０３において、その中での作業内容が相違してくる。
【００４８】
この場合、ステップＳ１０３の金属シート４ｃのセッティングは、被検体の配管５の円周方向に複数個のガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ、記載を割愛）を等間隔に全周に配列した第１のガイド波探触子群１と配管５表面と接触する部位の間に金属シート４ｃを一重に巻きつけて挟み込んでいる。また、軸方向に測定周波数の波長以下の間隔（ここでは波長λの４分の１距離）で平行に配列した第２のガイド波探触子群２（２ａ〜２ｈ、記載を割愛）と配管表面と接触する部位の間に金属シート４ｂを一重に巻きつけて挟み込みこんでいる。ここでは、各探触子群ごとに、１枚ずつ金属シート４ｃが使用されている。
【００４９】
金属シート４ｃの幅は、一例として、ガイド波センサの第１のガイド波探触子群１と第２のガイド波探触子群２の距離の半分、即ち、測定波長λの８分の１あればよい。また、ひとつの一例として、ガイド波探触子１ａのガイド波送受信部３が配管５表面に接触する幅、即ち、ガイド波探触子１ａのガイド波送受信部３の幅があればよい。
【実施例３】
【００５０】
図８、図９、図１０は、本発明の第３の実施の形態を示している。図８は、配管にガイド波探触子群を取り付けた斜視図、図９は図８のＣ−Ｃ断面を示す図、図１０は図８の一部拡大断面図である。
【００５１】
図８、図９、図１０において、金属シート４ｂの部分を除けば、複数個のガイド波探触子群１、２から成るガイド波センサ１０の構成は、基本的に第１、第２の実施の形態と同様である。この例では、金属シート４ｂは２組の探触子群に共通に取り付けられ、配管の周上に巻きつけた形で利用する。
【００５２】
また、本発明の第３の実施の形態に係るガイド波を用いた非破壊検査方法のフローチャートは、基本的には図３に示すとおりであるが、金属シート４ｂを取り付ける部分において相違する。具体的には、ステップＳ１０３において、その中での作業内容が相違してくる。
【００５３】
この場合、ステップＳ１０３の金属シート４ｂのセッティングは、被検体の配管５の円周方向に複数個のガイド波探触子１（１ａ〜１ｈ、記載を割愛）を等間隔に全周に配列した第１のガイド波探触子群と、軸方向に測定周波数の波長以下の間隔（ここでは波長λの４分の１距離）で平行に配列した第２のガイド波探触子群（２ａ〜２ｈ、記載を割愛）で構成されたガイド波センサ１０と、配管５表面の間に軸方向に幅が測定波長の４分の１以上の金属シート４ｃを一重に巻きつけて挟み込んでいる。
【００５４】
金属シート４ｃの幅は、ガイド波センサ１０の第１のガイド波探触子群１と第２のガイド波探触子群２の距離以上あれば、同時に金属シート４ｂの１列で両者のガイド波探触子１、２の送受信部３と配管５表面の間に挟み込むことができる。
【００５５】
図１１は、本発明の第１、第２、第３の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した結果をグラフで示す。（ａ）（ｂ）は金属シート４を設置しないとき、（ｃ）（ｄ）は第１の実施の形態、（ｅ）（ｆ）は第２の実施の形態、（ｇ）（ｈ）は、第３の実施の形態での探傷検査結果である。
【００５６】
なお、配管は、直径１１４ｍｍ、厚さ３．９ｍｍ、材質が炭素鋼であり、矢印の位置に模擬減肉を３箇所に付与している。また、各事例での探傷検査結果を２例ずつ紹介しているが、右側列と左側列では、それぞれ模擬減肉位置が同じ場所に設定してある。
【００５７】
各グラフは、横軸に配管長手方向の距離、縦軸は信号強度を示しており、次に各測定結果について簡単に説明する。
【００５８】
図１１の（ａ）と（ｂ）は、金属シート４が無い状態で、配管５にガイド波センサ１０をセッティングし、ガイド波測定をした結果の一例を示す。ガイド波センサ１０のセッティングは、図３のステップＳ１０７のセンサ調整を行わない状態で測定した結果である。
【００５９】
矢印位置にある模擬減肉からの信号は、シート無しの事例（ａ）では、模擬減肉に相当する部位Ｐ１にほかの信号が重畳し、明確な識別が困難である。同じくシート無しの事例（ｂ）では、模擬減肉に相当する部位Ｐ１にほかの信号は見られないが、距離１ｍ以上の範囲Ｐ２にノイズ信号が顕著である。これは、ガイド波センサ１０の各ガイド波探触子１、２と配管５表面との接触状態にバラツキが生じて、単一ガイド波の送受信がうまくいっていないためである。例えば、このバラツキをなくすように調整（図３のステップＳ１０７で実施）すると、ノイズが消えた模擬減肉からの反射信号が得られる。ただし、このためには複数の探触子間の調整に多大の時間と労力を要することになる。
【００６０】
図１１の（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した２つの結果を示す。個々の金属シート４は、５ｍｍ×１５ｍｍ（軸方向×周方向）、厚さ０．０５ｍｍ（５０μｍ）、材質がステンレスである。（ｃ）と（ｄ）ともに３箇所に付与した模擬減肉からの信号は、良いＳＮ比の信号で検出できている。なお、金属シート４の厚さについては、３０μｍから１００μｍの範囲とするのがよい。
【００６１】
図１１の（ｅ）と（ｆ）は、本発明の第２の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した結果を示す。（ｅ）は、金属シート４の幅が１０ｍｍ×２列に、（ｆ）は、金属シート４の幅が１２ｍｍ×２列に設置したときの結果である。いずれも３箇所に付与した模擬減肉からの信号は、良いＳＮ比の信号で検出できている。
【００６２】
図１１の（ｇ）と（ｈ）は、本発明の第３の実施の形態によるガイド波を用いた非破壊検査方法で測定した結果を示す。（ｇ）は、金属シートの幅が３０ｍｍ×１列に、（ｈ）は、金属シートの幅が５０ｍｍ×１列に設置したときの結果である。いずれも３箇所に付与した模擬減肉からの信号は、検出できている。
【００６３】
図１１によれば、金属シートを設置する本発明により高いＳ／Ｎ比での探傷が実現できることが理解できる。
【００６４】
また本発明によれば、多くの探触子を設置する必要性があるにもかかわらず、装置設置までの時間、作業を軽減することができる。このことを図１２で説明する。この図は、横軸に第１のガイド波探触子群１と第２のガイド波探触子群２を構成する、それぞれ４つの分割ガイド波探触子群８ａ〜８ｄを示している。縦軸には、基準値１．０に対して、各探触子の受信信号レベルを補正するときの補正係数値（相対値）を示している。また、図１１の金属シートなし（ａ）、第１（ｃ）、第２（ｅ）、第３の実施形態（ｇ）のときの補正係数値をそれぞれ●、▲、□、×で示している。
【００６５】
この図によれば、金属シートなし●のバラツキが大きいことがわかる。１．０から０．７程度の範囲に散逸する。これに対し、他のケースではバラツキが小さい。このことは、金属シートなしの装置設置では、分割ガイド波探触子群ごとに探傷試験を繰り返し、調整したうえでないと実運用に入れないことを意味する。本発明の場合には、バラツキが小さく、狭い範囲に入ってくることが判っているので、分割ガイド波探触子群ごとの探傷試験、調整を簡略化し、場合によっては省略することができる。
【００６６】
このように、本発明では複数個のガイド波探触子から構成されたガイド波センサの送受信部と配管などの検査対象構造物の被検体の間に金属シートが配置されるようにし、外部からガイド波センサを測定検査対象構造物の被検体表面に押付けることによって、金属シートが凹んで表面の凸凹を吸収し、ガイド波センサの送受信部の接触面が確保されることで、接触状況の違いによる感度の均一化が図られ、ガイド波センサの測定性能を維持する技術と検査結果の信頼性向上とを兼ね備えたものとすることができる。
【００６７】
本発明の係る効果は、ガイド波を用いた非破壊検査において、全ての探触子を、金属シートを介して配管に押し付け力をもって設置することで達成されている。この手法では、一般の探傷のように接触媒質を使用しない。また一般の探傷では、シューを介して検査対象に信号をおくる。この場合のシューは金属とされることもあるが、ここでの目的は超音波を屈析させ、あるいは検査対象の形状に合わせ、検出感度を向上させることである。本発明では、検出感度を上げることが目的ではなく、複数のガイド波探触子の感度均一化を図っている。この具体手段が、金属シートを全ての探触子に設置するということである。
【００６８】
以上、説明したように、本実施のガイド波を用いた非破壊検査方法によれば、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサのガイド波送受信部と検査対象構造物の配管表面との接触状況の不均一を、金属シートを挟み込むことによって、金属シートの適度な凹みにより、各ガイド波探触子の接触面積が確保でき、ガイド波送受信信号のバラツキが抑制され、接触状態を調整する回数を減少でき、調整時間を抑制できるため、検査の時間を短縮することが出来る。
【００６９】
また、検査対象物の構造物被検体表面が多少凸凹であっても、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサと検査対象物の被検体との間に挟みこむ金属シートが凸凹を吸収するため、送受信感度のバラツキを少なくすることができ、検査でのガイド波センサの測定性能の維持が可能となり、ガイド波を用いた非破壊検査結果の信頼性向上が可能となる。
【００７０】
また、検査対象物の構造物被検体表面が多少凸凹であっても、複数個のガイド波探触子で構成されたガイド波センサと検査対象物の被検体との間に挟みこむ金属シートが凸凹を吸収するため、ガイド波センサの接触部が亀裂や破壊で不良になる可能性が低減でき、長時間信頼性のよいガイド波を用いた非破壊検査が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、円筒形状構造物の非破壊検査ができるので、多くの分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１：第１のガイド波探触子群
１ａ〜１ｈ：ガイド波探触子
２：第２のガイド波探触子群
２ａ〜２ｈ：ガイド波探触子
３：ガイド波探触子の送受信部
４ａ〜４ｃ：金属シート
５：検査対象物の被検体の配管
６：配管の肉厚部
７：押付け方向
８ａ〜８ｄ：分割ガイド波探触子群
９：ガイド波送信方向
１０：ガイド波センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、該第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し前記円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群を備え、
前記超音波探触子の送受信面と前記円筒形状構造物の表面との間に金属シートを挟み、前記超音波探触子を構造物表面に押付けてガイド波を送受信し検査することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
金属シートの材質を、当該超音波探触子の送受信部の材料硬度よりも硬度が小さい金属材料とすることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
金属シートは、複数個の超音波探触子ごとに個別に設けられることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
前記円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
前記円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上に第１と第２のガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項６】
請求項４に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
前記円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列するとともに、金属シートはガイド波探触子群ごとに設けられることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のガイド波を用いたガイド波検査装置において、
金属シートの厚さを、３０μｍから１００μｍとすることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項８】
円筒形状構造物と、該円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、該第１ガイド波探触子群の前記円筒形状構造物の長手方向に隣接し前記円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群と、前記超音波探触子の送受信面と前記円筒形状構造物の表面との間に挟みこまれた金属シートと、前記超音波探触子を構造物表面に押付けるための加圧手段とを備えてガイド波を送受信し検査することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
前記金属シートの材質は、当該超音波探触子の送受信部の材料硬度よりも硬度が小さい金属材料とすることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項１０】
請求項９または請求項１０に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
金属シートは、複数個の超音波探触子ごとに個別に設けられる個別シートであることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
前記金属シートは、前記円筒形状構造物の周方向に巻きつけられた１枚の金属シートであり、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
前記金属シートは、前記円筒形状構造物の周方向に巻きつけられた２枚の金属シートであり、各金属シートの上に第１と第２のガイド波探触子群の複数個の超音波探触子をそれぞれ配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項１】
円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、該第１ガイド波探触子群の円筒形状構造物の長手方向に隣接し前記円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群を備え、
前記超音波探触子の送受信面と前記円筒形状構造物の表面との間に金属シートを挟み、前記超音波探触子を構造物表面に押付けてガイド波を送受信し検査することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
金属シートの材質を、当該超音波探触子の送受信部の材料硬度よりも硬度が小さい金属材料とすることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
金属シートは、複数個の超音波探触子ごとに個別に設けられることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
前記円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
前記円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上に第１と第２のガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項６】
請求項４に記載のガイド波を用いた非破壊検査方法において、
前記円筒形状構造物の周方向に金属シートを巻き付け、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列するとともに、金属シートはガイド波探触子群ごとに設けられることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のガイド波を用いたガイド波検査装置において、
金属シートの厚さを、３０μｍから１００μｍとすることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査方法。
【請求項８】
円筒形状構造物と、該円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第１ガイド波探触子群と、該第１ガイド波探触子群の前記円筒形状構造物の長手方向に隣接し前記円筒形状構造物の周方向に複数個の超音波探触子を配列してガイド波を発生する第２ガイド波探触子群と、前記超音波探触子の送受信面と前記円筒形状構造物の表面との間に挟みこまれた金属シートと、前記超音波探触子を構造物表面に押付けるための加圧手段とを備えてガイド波を送受信し検査することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
前記金属シートの材質は、当該超音波探触子の送受信部の材料硬度よりも硬度が小さい金属材料とすることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項１０】
請求項９または請求項１０に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
金属シートは、複数個の超音波探触子ごとに個別に設けられる個別シートであることを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
前記金属シートは、前記円筒形状構造物の周方向に巻きつけられた１枚の金属シートであり、その上にガイド波探触子群の複数個の超音波探触子を配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載のガイド波を用いた非破壊検査装置において、
前記金属シートは、前記円筒形状構造物の周方向に巻きつけられた２枚の金属シートであり、各金属シートの上に第１と第２のガイド波探触子群の複数個の超音波探触子をそれぞれ配列することを特徴とするガイド波を用いた非破壊検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１２７８３２（Ｐ２０１２−１２７８３２Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８０１６３（Ｐ２０１０−２８０１６３）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
【Ｆターム（参考）】
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