反射エコーの弁別方法
【課題】管軸方向の位置が互いに同一であるように管に設けられた外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができる超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法を提供する。
【解決手段】管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、管１に外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を設ける。超音波探触子２１を管周方向に相対移動させながら管１の超音波探傷を行なう。外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから反射エコーを次に検出するまでの第１時間と、更に反射エコーを次に検出するまでの第２時間とを算出し、第１時間及び第２時間の関係と、外面人工きず及び内面人工きずの管周方向の位置の関係とを対比することにより弁別する。
【解決手段】管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、管１に外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を設ける。超音波探触子２１を管周方向に相対移動させながら管１の超音波探傷を行なう。外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから反射エコーを次に検出するまでの第１時間と、更に反射エコーを次に検出するまでの第２時間とを算出し、第１時間及び第２時間の関係と、外面人工きず及び内面人工きずの管周方向の位置の関係とを対比することにより弁別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法に関する。特に、管軸方向の位置が互いに同一であるように管に設けられた外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであるか内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別する超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋼管等の管の外面や内面のきずの有無を調べる方法として超音波探傷法が用いられている。管の端部においては、端面までの超音波の伝搬距離が短いために、きずからの反射エコーを検出するために設定したゲートに端面からの反射エコーが入るので、きずを検出できない未探傷領域が発生する。未探傷領域は、鋼管の場合、鋼管の肉厚等によっても異なるが、端面からの距離が０〜３００ｍｍの範囲である。また、未探傷領域及び未探傷領域に隣接する端部の領域（以下、未探傷領域に隣接する端部の領域を端部隣接領域という）においては、一般に管の支持機構が管の端部を支持できないために、管と超音波探触子との位置関係が変動し、きずからの反射エコーの感度が低下する傾向にある。
この未探傷領域の範囲を調べるために、テスト探傷用の管が用いられる。その管には、未探傷領域及び端部隣接領域に相当する管軸方向の同一位置おいて、外面人工きず及び内面人工きずを設けなければならない。
【０００３】
外面人工きず及び内面人工きずを管軸方向の同一位置に設けた場合の外面きずからの反射エコー（以下、外面きず反射エコー）と内面きずからの反射エコー（以下、内面きず反射エコー）について説明する。
超音波探触子から外面人工きずまでの超音波の伝搬距離は、内面人工きずまでよりも長い。
そして、管の肉厚が厚いときは、その伝搬距離の差が大きくなるので、外面人工きずを検出するための探傷ゲート（以下、外面きず探傷ゲートという）及び内面人工きずを検出するための探傷ゲート（以下、内面きず探傷ゲートという）が重ならないように設定することは容易である。そして、外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとが重なっていなければ、外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとを容易に弁別することができる。
しかしながら、管の肉厚が薄いときは、超音波探触子から外面人工きずまでの超音波の伝搬距離と超音波探触子から内面人工きずまでの超音波の伝搬距離の差が小さくなるので、外面きず探傷ゲート及び内面きず探傷ゲートを重ならないように設定することが難しくなる。そして、外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとが重なっていると、外面きず反射エコー及び内面きず反射エコーのいずれもが外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとの両方に入り易くなるので、外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとを弁別することが難しくなる。
【０００４】
管の肉厚が厚い場合における外面人工きずと内面人工きずを超音波探傷したときの反射エコーを、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図である。外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２は、管軸方向の同一位置に設けられている。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図１（ｂ）においては、別々に検出された外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。
管１０１が矢印Ａ方向に回転することにより、超音波探触子１０２は管周方向に相対移動しながら超音波探傷する。
外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とは重ならず、外面人工きずＦ１からの反射エコーＥ１は外面きず探傷ゲートＧ１に入り、内面人工きずＦ２からの反射エコーＥ２は内面きず探傷ゲートＧ２に入る。このために、外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とを、弁別することができる。
【０００５】
次に、管の肉厚が薄い場合における外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を超音波探傷したときの反射エコーを図２を参照して説明する。
図２（ａ）は、外面人工きず及び内面人工きずが設けられた管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。
管１０１の中央部において管軸方向の異なる位置に外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２とが個別に設けられており、端部隣接領域に外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられている。管１０１が矢印Ａ方向に回転することにより、超音波探触子１０２は管周方向に相対移動しながら超音波探傷する。超音波探触子１０２は、外面人工きずＦ１又は内面人工きずＦ２が設けられているそれぞれの軸方向の位置に移動させられ、それぞれの人工きずを超音波探傷する。
図２（ｂ）,（ｃ）は、図２（ａ）の管中央部における外面人工きずＦ１又は内面人工きずＦ２が設けられたそれぞれの位置において超音波探触子１０２が超音波探傷を行っているときの管１０１の断面と超音波探触子１０２の状態を示す模式図であり、図２（ｄ）は端部隣接領域における外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられた位置において超音波探触子１０２が超音波探傷を行っているときの管１０１の断面と超音波探触子１０２の状態を示す模式図である。図２（ｅ），（ｆ），（ｇ）は、それぞれ図２（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）のそれぞれの超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。尚、図２（ｇ）においては、別々に検出された外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。
【０００６】
図２（ｅ）に示すように、外面人工きずＦ１のみが設けられている位置における超音波探傷においては、外面きず探傷ゲートＧ１が設定され、外面きず探傷ゲートＧ１に入った外面きず反射エコーＥ１を認識できる。
同様に図２（ｆ）に示すように、内面人工きずＦ２のみが設けられている位置における超音波探傷においては、内面きず探傷ゲートＧ２が設定され、内面きず探傷ゲートＧ２に入った内面きず反射エコーＥ２を認識できる。
しかしながら端部隣接領域においては、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられているが、管の肉厚が薄いので、超音波探触子１０２から外面人工きずＦ１までと内面人工きずＦ２までの伝搬距離の差が小さくなり、外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とが重ならないように設定することができない（図２（ｇ）参照）。
そのために、検出された反射エコーＥ１及び反射エコーＥ２の両反射エコーは、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２の両方に入り易くなるので、それぞれの反射エコーが外面人工きずＦ１からの反射エコーＥ１であるのか、内面人工きずＦ２からの反射エコーＥ２であるのかの弁別をすることが難しくなる。
【０００７】
このように、管の肉厚が薄い場合には、管軸方向の同一位置に設けられた外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２からの反射エコーを弁別することが難しい。特に鋼管の肉厚が１０ｍｍ以下のときに難しい。
また、端部隣接領域において管軸方向の同一位置に設けられた外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２からの反射エコーとを弁別するために、管軸方向の同一位置に外面人工きずＦ１を設けた管と、内面人工きずＦ２を設けた管を用いるという方法も考えられるが、２つの管を用意し、それらの管毎に超音波探傷を行わなければならないので、費用と手間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、超音波探傷法において欠陥の種類を弁別する方法として、例えば、特許文献１及び２に記載された方法が知られているが、いずれの方法によっても、外面人工きず及び内面人工きずの管軸方向の位置が同一である場合に外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとを弁別することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−５３７５６号公報
【特許文献２】特開昭６３−３１４４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、管軸方向の位置が互いに同一であるように管に設けられた外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することを特徴とする超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明者は、外面人工きず及び内面人工きずを設ける管周方向の位置と、検出した反射エコーを解析する方法とを工夫することにより、検出した反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができるという知見を得た。
【００１２】
本発明は、上記の本発明者の知見に基づき完成されたものである。すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、管外面に外面人工きずを設け、管内面に内面人工きずを設ける第１ステップと、超音波探触子を管周方向に相対移動させながら該管の超音波探傷を行ない、前記外面人工きずからの反射エコーと前記内面人工きずからの反射エコーとを交互に検出する第２ステップと、前記外面人工きず及び前記内面人工きずの内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから該外面人工きず及び該内面人工きずの内のいずれか他方からの反射エコーを次に検出するまでの第１時間と、前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの第２時間とを算出し、前記第１時間及び第２時間の関係と、該外面人工きずの管周方向の位置及び該内面人工きずの管周方向の位置の関係を対比することにより、検出した前記反射エコーのそれぞれが該外面人工きずからの反射エコーであるか該内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別する第３ステップとを含むことを特徴とする超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法を提供する。
【００１３】
本発明において、外面人工きず及び内面人工きずの管周方向の位置が互いに離間しているとは、検出された外面きず反射エコー及び内面きず反射エコーのピーク位置（検出時点）が一致しない外面人工きず及び内面人工きずの位置をいう。
また、外面人工きず及び内面人工きずの管周方向の位置が管軸を挟んだ正反対の位置とは、外面きず反射エコーのピークの検出時点から内面きず反射エコーのピークの検出時点までの時間と、内面きず反射エコーのピークの検出時点から外面きず反射エコーのピークの検出時点までの時間とが同じになる外面人工き及び内面人工きずの位置をいう。
また、第２時間を「前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの」時間としているが、この第２時間は、外面人工きずからの反射エコーと内面人工きずからの反射エコーとが交互に繰り返して検出される状態において、「いずれか他方からの反射エコーを検出してから」その次に繰り返して「いずれか一方からの反射エコー」が検出されるまでの時間をいう。
【００１４】
本発明によれば、例えば、本発明の第１ステップにおいて、超音波探触子の移動方向に測定した長さが、内面人工きずから外面人工きずまでよりも外面人工きずから内面人工きずまでの方において長くなるように、外面人工きず及び内面人工きずを設ける。すると、第２ステップにおける超音波探傷において、外面きず反射エコーが検出されてから内面きず反射エコーが検出されるまでの時間は、内面きず反射エコーが検出されてから外面きず反射エコーが検出されるまでの時間よりも長くなる。従って、第３ステップにおいて、外面人工きず及び内面人工きずの内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから外面人工きず及び内面人工きずの内のいずれか他方からの反射エコーを次に検出するまでの時間を第１時間とし、前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの時間を第２時間とすると、第１時間及び第２時間の関係と、内面人工きずから外面人工きずまでの距離及び外面人工きずから内面人工きずまでの距離の関係とを対比すれば、検出されたそれぞれの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであるか内面人工きずからの反射エコーであるかを容易に弁別することができる。上記の例では、第１時間が第２時間よりも長ければ、前記いずれか一方からの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであり、前記いずれか他方からの反射エコーが内面人工きずからの反射エコーである。逆に、第１時間が第２時間よりも短ければ、前記いずれか一方からの反射エコー内外面人工きずからの反射エコーであり、前記いずれか他方からの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーである。
このように、管軸方向の位置が互いに同一であるように管に設けられた外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであるか内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、管軸方向の位置が互いに同一であるように外面人工きず及び内面人工きずが管に設けられたとしても、外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを容易に弁別することができる。外面人工きず及び内面人工きずが設けられる管軸方向の位置は、未探傷領域以外であれば、中央部でも端部でもよい。
特に、管の肉厚が薄いために外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとが重なり、外面きず探傷ゲート及び内面きず探傷ゲートによって反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができなくても、反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができる。
検出された反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができることにより、管の超音波探傷における未探傷領域の範囲を正確に認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）は、従来の反射エコーの弁別方法に係る超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図２】図２（ａ）は、同弁別方法において外面人工きず及び内面人工きずが設けられた管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。図２（ｂ）,（ｃ）は、図２（ａ）の管中央部における外面人工きず又は内面人工きずが設けられたそれぞれの位置において超音波探触子が超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図である。図２（ｄ）は端部隣接領域における外面人工きず及び内面人工きずが設けられた位置において超音波探触子が超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図である。図２（ｅ）は、図２（ｂ）の超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図２（ｆ）は、図２（ｃ）の超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図２（ｇ）は、図２（ｄ）の超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図３】図３は、本実施形態に係る超音波探傷を行っている超音波探傷装置が鋼管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。
【図４】図４は、同超音波探傷を行っているときの鋼管の断面と超音波探触子の状態を示す図である。
【図５】図５は、図４に示す同超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図６】図６は、同超音波探傷において外面きず探傷ゲート又は内面きず探傷ゲートに入った反射エコーを時系列に示す図である。
【図７】図７は、実施例における鋼管の断面と超音波探触子の状態を示す図である。
【図８】図８は、実施例における超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図９】図９（ａ）乃至（ｄ）は、実施例において外面きず探傷ゲート及び内面きず探傷ゲートに入った反射エコーが時系列に示されたチャートから、反射エコーを外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとに弁別する過程を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例において弁別した実際の反射エコーのチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態に係る超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法について説明する。
図３は、超音波探傷を行っている超音波探傷装置が鋼管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。
鋼管１の超音波探傷を行う超音波探傷装置２は、超音波を送受信する超音波探触子２１と超音波探触子２１の動作を制御する演算制御部２２とを備えている。
鋼管１は、鋼管１を周方向に回転させる回転駆動部（図示せず）の上に置かれており、鋼管１が回転することによって超音波探触子２１が管周方向に相対移動する。
鋼管１と超音波探触子２１との間には、給水装置（図示せず）によって水が供給され、超音波が鋼管１と超音波探触子２１との間を伝搬するようにされている。
【００１８】
人工きずからの反射エコーを弁別するには、最初に、管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、鋼管１の外面に外面人工きずＦ１として管軸方向に延びた細長いノッチを１つ設け、鋼管１の内面に内面人工きずＦ２として管軸方向に延びた細長いノッチを１つ設ける（第１ステップ）。図４は超音波探傷を行っているときの鋼管１の断面と超音波探触子２１の状態を示す図である。鋼管１の周方向に超音波が伝搬するように鋼管１の表面の法線方向に対して斜めに超音波を入射する斜角探傷を行って外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を検出している。尚、管周方向に延びた細長いノッチを設けた場合には、鋼管１の管軸方向に超音波が伝搬するように鋼管１の表面の法線方向に対して斜めに超音波を入射する斜角探傷を行えばよい。
また、本実施形態では、斜角探傷を行っているが、垂直探傷を行うことで、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を検出してもよい。
尚、ノッチの長さ等は、鋼管への要求品質等から、好ましくは、長さが１２ｍｍ以上で５０．８ｍｍ以下であり、幅は１ｍｍ以下であり、深さは鋼管の肉厚に対して５％±１２．５％である。
ここで、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の管周方向の位置が互いに離間しているとは、超音波探傷を行ったときに、検出された外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のピーク位置（検出時点）が一致しない外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の位置をいう。
また、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の管周方向の位置が管軸を挟んだ正反対の位置とは、外面きず反射エコーＥ１のピークの検出時点から内面きず反射エコーＥ２のピークの検出時点までの時間と、内面きず反射エコーＥ２のピークの検出時点から外面きず反射エコーＥ１のピークの検出時点までの時間とが同じになる外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の位置をいう。
【００１９】
図４に示すように、管軸と外面人工きずＦ１とを結ぶ直線から管軸と内面人工きずＦ２とを結ぶ直線へ超音波探触子２１が相対移動する方向に測定した角度がαであり、管軸と内面人工きずＦ２とを結ぶ直線から管軸と外面人工きずＦ１とを結ぶ直線へ超音波探触子２１が相対移動する方向に測定した角度がβとなっている。ここで、α＋β＝３６０°である。尚、反射エコーの弁別が行い易いように、α又はβのいずれか一方が、４５°以上１３５°以下であることが望ましい。
【００２０】
次に、回転駆動部によって鋼管１を矢印Ａ方向に回転させることによって超音波探触子２１を管周方向に相対移動させながら鋼管１の超音波探傷を行なう。
超音波探触子２１から超音波が送信され、鋼管１の回転によって超音波が外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２のそれぞれに交互に照射され、外面人工きずＦ１からの反射エコーＥ１と内面人工きずＦ２からの反射エコーＥ２とが交互に超音波探触子２１によって検出される（第２ステップ）。
図５は、超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図５においては、別々に検出された外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。本実施形態では、鋼管１の肉厚が薄いために、外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とが重なって設定されている。
外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のそれぞれは、外面きず探傷ゲートＧ１又は内面きず探傷ゲートＧ２に入っているので、外面人工きずＦ１又は内面人工きずＦ２からの反射エコーであると認められる。
しかしながら、外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のそれぞれは、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２の両方に入っているので、外面人工きずＦ１からの反射エコーであるか内面人工きずＦ２からの反射エコーであるかの弁別をすることはできない。
【００２１】
上記のように、鋼管１の回転に応じて外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２が交互に検出される。
図６は、外面きず探傷ゲートＧ１又は内面きず探傷ゲートＧ２に入った反射エコーを時系列に示す図である。
外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２の内のいずれか一方である反射エコーＰ１と、外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２の内のいずれか他方である反射エコーＰ２とが交互に検出されている。
【００２２】
次に、反射エコーＰ１のピークを検出してから反射エコーＰ２のピークを次に検出するまでの第１時間Ｔ１と、反射エコーＰ２のピークを検出してから反射エコーＰ１のピークを次に検出するまでの第２時間Ｔ２とを算出し、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２の関係と、外面人工きずＦ１の管周方向の位置及び内面人工きずＦ２の管周方向の位置の関係を対比することにより、検出した反射エコーＰ１及びＰ２のそれぞれが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別する（第３ステップ）。
この第３ステップの対比は、例えば次のように行う。
角度αと角度βの大小関係と、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２の大小関係を判定する。大小関係は、例えば、大小を較べる両者の差が正になるか負になるかで判定したり、両者の比が１より大きいか１より小さいかで判定すればよい。
α＜βの場合に、Ｔ１＜Ｔ２であれば反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１であって反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２であり、Ｔ１＞Ｔ２であれば反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって、反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１である。
上記とは反対にα＞βの場合に、Ｔ１＜Ｔ２であれば反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１であり、Ｔ１＞Ｔ２であれば反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１であって、反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２である。
【００２３】
このように、管軸方向の位置が互いに同一であるように外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が管１に設けられたとしても、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２からのそれぞれの反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを容易に弁別することができる。外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられる管軸方向の位置は、未探傷領域以外であれば、中央部でも端部でもよい。
特に、鋼管１の肉厚が薄いために外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とが重なり、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２によって反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別することができなくても、反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別することができる。特に鋼管の肉厚が１０ｍｍ以下のときに有効である。
検出された反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別することができることにより、外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のそれぞれを対象として個別に超音波探傷装置２の感度調整を行うことができるので、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の検出精度が良くなる。
そして、感度調整が行われた超音波探傷装置２を鋼管１の超音波探傷に用いることにより、未探傷領域以外における自然きずの検出精度が向上することが期待できる。
【００２４】
上記第３ステップにおける対比を次のように行ってもよい。
超音波探触子２１が鋼管１の周囲の半周を相対移動するのに必要な時間を時間ＴＨとする。
α＜βの場合に、反射エコーＰ１のピークを検出した時点以後の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ２＞ＴＨ＞Ｔ１であれば、反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１あって反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２である。反射エコーＰ１のピークを検出する時点以前の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ１＞ＴＨ＞Ｔ２であれば、反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１である。
上記とは反対にα＞βの場合に、反射エコーＰ１のピークを検出した時点以後の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ２＞ＴＨ＞Ｔ１であれば、反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１である。反射エコーＰ１のピークを検出する時点以前の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ１＞ＴＨ＞Ｔ２であれば、反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１であって反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２である。
第３ステップにおける対比をこのように行っても、上述した対比方法と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
上記において、外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２の管周方向の位置を管軸における角度で表したが、管軸における角度で表さずに、例えば、管周における超音波探触子２１の移動方向での外面人工きずＦ１から内面人工きずＦ２までの距離と内面人工きずＦ２から外面人工きずＦ１までの距離によって表してもよい。
【００２６】
（実施例）
鋼管１に、外面人工きずＦ１としてのノッチと内面人工きずＦ２としてのノッチを管軸方向の同一位置に１つずつ設けた。鋼管は外径７３．０ｍｍ、肉厚５．５ｍｍであった。また、ノッチは長さ２５．４ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ０．３０ｍｍであった。
図７は、鋼管１の断面と超音波探触子２１の状態を示す図である。管軸と外面人工きずＦ１とを結ぶ直線から管軸と内面人工きずＦ２とを結ぶ直線へ超音波探触子２１が移動する方向に測定した角度が９０°になるようにした。
そして、鋼管１を回転駆動部によって矢印Ａ方向に回転させながら超音波探触子２１によって超音波探傷を行った。このとき、外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２を検出するように、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２を設定したが、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２は重なった。図８は、超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図８においては、別々に検出された外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。
【００２７】
図９は、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２に入った反射エコーが時系列に示されたチャートから、反射エコーを外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とに弁別する過程を示す図である。
超音波探傷の実施にあたっては、検出された反射エコーが人工きずからの反射エコーであると判断するための人工きず判断基準値を予め定めておき、検出された反射エコーの中の最大のエコー高さが人工きず判断基準値を超えている場合には、人工きずからの反射エコーが検出されたとして、反射エコーの解析を進める（図９（ａ）参照）。
続いて、ノイズを判断するためのノイズ判断基準値を反射エコーの中の最大のエコー高さに予め定めた割合を掛けて設定し、ノイズ判断基準値よりもエコー高さが低い反射エコーは、ノイズとして除去する（図９（ｂ）参照）。
続いて、ピークのエコー高さが最大の反射エコーを選択し、その反射エコーのピークを検出した時点から超音波探触子２１が鋼管１の周囲の半周を移動するのに必要な時間ＴＨ内に次に検出された反射エコーが有れば、ピークのエコー高さが最大の反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であり、ピークのエコー高さが最大の反射エコーから時間ＴＨ内に検出された反射エコーが内面きず反射エコーＥ２である。
ピークのエコー高さが最大の反射エコーを検出した時点よりも時間ＴＨ前の間に、先に検出された反射エコーが有れば、ピークのエコー高さが最大の反射エコーが内面きず反射エコーＥ２であり、ピークのエコー高さが最大の反射エコーから時間ＴＨ前の間に検出された反射エコーが内面きず外面きず反射エコーＥ１である。このようにして１組の外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とを弁別することができる（図９（ｃ）参照）。
次に、弁別した１組の外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とを除いた後の反射エコーを対象として、上記と同様にして順に１組の外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２を弁別することを繰り返し、検出した全ての反射エコーを弁別することができる（図９（ｄ）参照）。
【００２８】
図１０は、このようにして弁別した実際の反射エコーのチャートである。反射エコーが外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とに弁別されている。
そして、弁別された外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２を用いて超音波探傷装置の感度調整を行うことができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・鋼管
２１・・・超音波探触子
Ｅ１・・・外面きず反射エコー
Ｅ２・・・内面きず反射エコー
Ｆ１・・・外面人工きず
Ｆ２・・・内面人工きず
Ｔ１・・・第１時間
Ｔ２・・・第２時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法に関する。特に、管軸方向の位置が互いに同一であるように管に設けられた外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであるか内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別する超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋼管等の管の外面や内面のきずの有無を調べる方法として超音波探傷法が用いられている。管の端部においては、端面までの超音波の伝搬距離が短いために、きずからの反射エコーを検出するために設定したゲートに端面からの反射エコーが入るので、きずを検出できない未探傷領域が発生する。未探傷領域は、鋼管の場合、鋼管の肉厚等によっても異なるが、端面からの距離が０〜３００ｍｍの範囲である。また、未探傷領域及び未探傷領域に隣接する端部の領域（以下、未探傷領域に隣接する端部の領域を端部隣接領域という）においては、一般に管の支持機構が管の端部を支持できないために、管と超音波探触子との位置関係が変動し、きずからの反射エコーの感度が低下する傾向にある。
この未探傷領域の範囲を調べるために、テスト探傷用の管が用いられる。その管には、未探傷領域及び端部隣接領域に相当する管軸方向の同一位置おいて、外面人工きず及び内面人工きずを設けなければならない。
【０００３】
外面人工きず及び内面人工きずを管軸方向の同一位置に設けた場合の外面きずからの反射エコー（以下、外面きず反射エコー）と内面きずからの反射エコー（以下、内面きず反射エコー）について説明する。
超音波探触子から外面人工きずまでの超音波の伝搬距離は、内面人工きずまでよりも長い。
そして、管の肉厚が厚いときは、その伝搬距離の差が大きくなるので、外面人工きずを検出するための探傷ゲート（以下、外面きず探傷ゲートという）及び内面人工きずを検出するための探傷ゲート（以下、内面きず探傷ゲートという）が重ならないように設定することは容易である。そして、外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとが重なっていなければ、外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとを容易に弁別することができる。
しかしながら、管の肉厚が薄いときは、超音波探触子から外面人工きずまでの超音波の伝搬距離と超音波探触子から内面人工きずまでの超音波の伝搬距離の差が小さくなるので、外面きず探傷ゲート及び内面きず探傷ゲートを重ならないように設定することが難しくなる。そして、外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとが重なっていると、外面きず反射エコー及び内面きず反射エコーのいずれもが外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとの両方に入り易くなるので、外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとを弁別することが難しくなる。
【０００４】
管の肉厚が厚い場合における外面人工きずと内面人工きずを超音波探傷したときの反射エコーを、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図である。外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２は、管軸方向の同一位置に設けられている。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図１（ｂ）においては、別々に検出された外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。
管１０１が矢印Ａ方向に回転することにより、超音波探触子１０２は管周方向に相対移動しながら超音波探傷する。
外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とは重ならず、外面人工きずＦ１からの反射エコーＥ１は外面きず探傷ゲートＧ１に入り、内面人工きずＦ２からの反射エコーＥ２は内面きず探傷ゲートＧ２に入る。このために、外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とを、弁別することができる。
【０００５】
次に、管の肉厚が薄い場合における外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を超音波探傷したときの反射エコーを図２を参照して説明する。
図２（ａ）は、外面人工きず及び内面人工きずが設けられた管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。
管１０１の中央部において管軸方向の異なる位置に外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２とが個別に設けられており、端部隣接領域に外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられている。管１０１が矢印Ａ方向に回転することにより、超音波探触子１０２は管周方向に相対移動しながら超音波探傷する。超音波探触子１０２は、外面人工きずＦ１又は内面人工きずＦ２が設けられているそれぞれの軸方向の位置に移動させられ、それぞれの人工きずを超音波探傷する。
図２（ｂ）,（ｃ）は、図２（ａ）の管中央部における外面人工きずＦ１又は内面人工きずＦ２が設けられたそれぞれの位置において超音波探触子１０２が超音波探傷を行っているときの管１０１の断面と超音波探触子１０２の状態を示す模式図であり、図２（ｄ）は端部隣接領域における外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられた位置において超音波探触子１０２が超音波探傷を行っているときの管１０１の断面と超音波探触子１０２の状態を示す模式図である。図２（ｅ），（ｆ），（ｇ）は、それぞれ図２（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）のそれぞれの超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。尚、図２（ｇ）においては、別々に検出された外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。
【０００６】
図２（ｅ）に示すように、外面人工きずＦ１のみが設けられている位置における超音波探傷においては、外面きず探傷ゲートＧ１が設定され、外面きず探傷ゲートＧ１に入った外面きず反射エコーＥ１を認識できる。
同様に図２（ｆ）に示すように、内面人工きずＦ２のみが設けられている位置における超音波探傷においては、内面きず探傷ゲートＧ２が設定され、内面きず探傷ゲートＧ２に入った内面きず反射エコーＥ２を認識できる。
しかしながら端部隣接領域においては、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられているが、管の肉厚が薄いので、超音波探触子１０２から外面人工きずＦ１までと内面人工きずＦ２までの伝搬距離の差が小さくなり、外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とが重ならないように設定することができない（図２（ｇ）参照）。
そのために、検出された反射エコーＥ１及び反射エコーＥ２の両反射エコーは、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２の両方に入り易くなるので、それぞれの反射エコーが外面人工きずＦ１からの反射エコーＥ１であるのか、内面人工きずＦ２からの反射エコーＥ２であるのかの弁別をすることが難しくなる。
【０００７】
このように、管の肉厚が薄い場合には、管軸方向の同一位置に設けられた外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２からの反射エコーを弁別することが難しい。特に鋼管の肉厚が１０ｍｍ以下のときに難しい。
また、端部隣接領域において管軸方向の同一位置に設けられた外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２からの反射エコーとを弁別するために、管軸方向の同一位置に外面人工きずＦ１を設けた管と、内面人工きずＦ２を設けた管を用いるという方法も考えられるが、２つの管を用意し、それらの管毎に超音波探傷を行わなければならないので、費用と手間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、超音波探傷法において欠陥の種類を弁別する方法として、例えば、特許文献１及び２に記載された方法が知られているが、いずれの方法によっても、外面人工きず及び内面人工きずの管軸方向の位置が同一である場合に外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとを弁別することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−５３７５６号公報
【特許文献２】特開昭６３−３１４４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、管軸方向の位置が互いに同一であるように管に設けられた外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することを特徴とする超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明者は、外面人工きず及び内面人工きずを設ける管周方向の位置と、検出した反射エコーを解析する方法とを工夫することにより、検出した反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができるという知見を得た。
【００１２】
本発明は、上記の本発明者の知見に基づき完成されたものである。すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、管外面に外面人工きずを設け、管内面に内面人工きずを設ける第１ステップと、超音波探触子を管周方向に相対移動させながら該管の超音波探傷を行ない、前記外面人工きずからの反射エコーと前記内面人工きずからの反射エコーとを交互に検出する第２ステップと、前記外面人工きず及び前記内面人工きずの内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから該外面人工きず及び該内面人工きずの内のいずれか他方からの反射エコーを次に検出するまでの第１時間と、前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの第２時間とを算出し、前記第１時間及び第２時間の関係と、該外面人工きずの管周方向の位置及び該内面人工きずの管周方向の位置の関係を対比することにより、検出した前記反射エコーのそれぞれが該外面人工きずからの反射エコーであるか該内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別する第３ステップとを含むことを特徴とする超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法を提供する。
【００１３】
本発明において、外面人工きず及び内面人工きずの管周方向の位置が互いに離間しているとは、検出された外面きず反射エコー及び内面きず反射エコーのピーク位置（検出時点）が一致しない外面人工きず及び内面人工きずの位置をいう。
また、外面人工きず及び内面人工きずの管周方向の位置が管軸を挟んだ正反対の位置とは、外面きず反射エコーのピークの検出時点から内面きず反射エコーのピークの検出時点までの時間と、内面きず反射エコーのピークの検出時点から外面きず反射エコーのピークの検出時点までの時間とが同じになる外面人工き及び内面人工きずの位置をいう。
また、第２時間を「前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの」時間としているが、この第２時間は、外面人工きずからの反射エコーと内面人工きずからの反射エコーとが交互に繰り返して検出される状態において、「いずれか他方からの反射エコーを検出してから」その次に繰り返して「いずれか一方からの反射エコー」が検出されるまでの時間をいう。
【００１４】
本発明によれば、例えば、本発明の第１ステップにおいて、超音波探触子の移動方向に測定した長さが、内面人工きずから外面人工きずまでよりも外面人工きずから内面人工きずまでの方において長くなるように、外面人工きず及び内面人工きずを設ける。すると、第２ステップにおける超音波探傷において、外面きず反射エコーが検出されてから内面きず反射エコーが検出されるまでの時間は、内面きず反射エコーが検出されてから外面きず反射エコーが検出されるまでの時間よりも長くなる。従って、第３ステップにおいて、外面人工きず及び内面人工きずの内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから外面人工きず及び内面人工きずの内のいずれか他方からの反射エコーを次に検出するまでの時間を第１時間とし、前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの時間を第２時間とすると、第１時間及び第２時間の関係と、内面人工きずから外面人工きずまでの距離及び外面人工きずから内面人工きずまでの距離の関係とを対比すれば、検出されたそれぞれの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであるか内面人工きずからの反射エコーであるかを容易に弁別することができる。上記の例では、第１時間が第２時間よりも長ければ、前記いずれか一方からの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであり、前記いずれか他方からの反射エコーが内面人工きずからの反射エコーである。逆に、第１時間が第２時間よりも短ければ、前記いずれか一方からの反射エコー内外面人工きずからの反射エコーであり、前記いずれか他方からの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーである。
このように、管軸方向の位置が互いに同一であるように管に設けられた外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面人工きずからの反射エコーであるか内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、管軸方向の位置が互いに同一であるように外面人工きず及び内面人工きずが管に設けられたとしても、外面人工きず及び内面人工きずからのそれぞれの反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを容易に弁別することができる。外面人工きず及び内面人工きずが設けられる管軸方向の位置は、未探傷領域以外であれば、中央部でも端部でもよい。
特に、管の肉厚が薄いために外面きず探傷ゲートと内面きず探傷ゲートとが重なり、外面きず探傷ゲート及び内面きず探傷ゲートによって反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができなくても、反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができる。
検出された反射エコーが外面きず反射エコーであるか内面きず反射エコーであるかを弁別することができることにより、管の超音波探傷における未探傷領域の範囲を正確に認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）は、従来の反射エコーの弁別方法に係る超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図２】図２（ａ）は、同弁別方法において外面人工きず及び内面人工きずが設けられた管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。図２（ｂ）,（ｃ）は、図２（ａ）の管中央部における外面人工きず又は内面人工きずが設けられたそれぞれの位置において超音波探触子が超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図である。図２（ｄ）は端部隣接領域における外面人工きず及び内面人工きずが設けられた位置において超音波探触子が超音波探傷を行っているときの管の断面と超音波探触子の状態を示す模式図である。図２（ｅ）は、図２（ｂ）の超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図２（ｆ）は、図２（ｃ）の超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図２（ｇ）は、図２（ｄ）の超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図３】図３は、本実施形態に係る超音波探傷を行っている超音波探傷装置が鋼管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。
【図４】図４は、同超音波探傷を行っているときの鋼管の断面と超音波探触子の状態を示す図である。
【図５】図５は、図４に示す同超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図６】図６は、同超音波探傷において外面きず探傷ゲート又は内面きず探傷ゲートに入った反射エコーを時系列に示す図である。
【図７】図７は、実施例における鋼管の断面と超音波探触子の状態を示す図である。
【図８】図８は、実施例における超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。
【図９】図９（ａ）乃至（ｄ）は、実施例において外面きず探傷ゲート及び内面きず探傷ゲートに入った反射エコーが時系列に示されたチャートから、反射エコーを外面きず反射エコーと内面きず反射エコーとに弁別する過程を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例において弁別した実際の反射エコーのチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態に係る超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法について説明する。
図３は、超音波探傷を行っている超音波探傷装置が鋼管の超音波探傷を行っている状態を示す概略図である。
鋼管１の超音波探傷を行う超音波探傷装置２は、超音波を送受信する超音波探触子２１と超音波探触子２１の動作を制御する演算制御部２２とを備えている。
鋼管１は、鋼管１を周方向に回転させる回転駆動部（図示せず）の上に置かれており、鋼管１が回転することによって超音波探触子２１が管周方向に相対移動する。
鋼管１と超音波探触子２１との間には、給水装置（図示せず）によって水が供給され、超音波が鋼管１と超音波探触子２１との間を伝搬するようにされている。
【００１８】
人工きずからの反射エコーを弁別するには、最初に、管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、鋼管１の外面に外面人工きずＦ１として管軸方向に延びた細長いノッチを１つ設け、鋼管１の内面に内面人工きずＦ２として管軸方向に延びた細長いノッチを１つ設ける（第１ステップ）。図４は超音波探傷を行っているときの鋼管１の断面と超音波探触子２１の状態を示す図である。鋼管１の周方向に超音波が伝搬するように鋼管１の表面の法線方向に対して斜めに超音波を入射する斜角探傷を行って外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を検出している。尚、管周方向に延びた細長いノッチを設けた場合には、鋼管１の管軸方向に超音波が伝搬するように鋼管１の表面の法線方向に対して斜めに超音波を入射する斜角探傷を行えばよい。
また、本実施形態では、斜角探傷を行っているが、垂直探傷を行うことで、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２を検出してもよい。
尚、ノッチの長さ等は、鋼管への要求品質等から、好ましくは、長さが１２ｍｍ以上で５０．８ｍｍ以下であり、幅は１ｍｍ以下であり、深さは鋼管の肉厚に対して５％±１２．５％である。
ここで、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の管周方向の位置が互いに離間しているとは、超音波探傷を行ったときに、検出された外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のピーク位置（検出時点）が一致しない外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の位置をいう。
また、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の管周方向の位置が管軸を挟んだ正反対の位置とは、外面きず反射エコーＥ１のピークの検出時点から内面きず反射エコーＥ２のピークの検出時点までの時間と、内面きず反射エコーＥ２のピークの検出時点から外面きず反射エコーＥ１のピークの検出時点までの時間とが同じになる外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の位置をいう。
【００１９】
図４に示すように、管軸と外面人工きずＦ１とを結ぶ直線から管軸と内面人工きずＦ２とを結ぶ直線へ超音波探触子２１が相対移動する方向に測定した角度がαであり、管軸と内面人工きずＦ２とを結ぶ直線から管軸と外面人工きずＦ１とを結ぶ直線へ超音波探触子２１が相対移動する方向に測定した角度がβとなっている。ここで、α＋β＝３６０°である。尚、反射エコーの弁別が行い易いように、α又はβのいずれか一方が、４５°以上１３５°以下であることが望ましい。
【００２０】
次に、回転駆動部によって鋼管１を矢印Ａ方向に回転させることによって超音波探触子２１を管周方向に相対移動させながら鋼管１の超音波探傷を行なう。
超音波探触子２１から超音波が送信され、鋼管１の回転によって超音波が外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２のそれぞれに交互に照射され、外面人工きずＦ１からの反射エコーＥ１と内面人工きずＦ２からの反射エコーＥ２とが交互に超音波探触子２１によって検出される（第２ステップ）。
図５は、超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図５においては、別々に検出された外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。本実施形態では、鋼管１の肉厚が薄いために、外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とが重なって設定されている。
外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のそれぞれは、外面きず探傷ゲートＧ１又は内面きず探傷ゲートＧ２に入っているので、外面人工きずＦ１又は内面人工きずＦ２からの反射エコーであると認められる。
しかしながら、外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のそれぞれは、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２の両方に入っているので、外面人工きずＦ１からの反射エコーであるか内面人工きずＦ２からの反射エコーであるかの弁別をすることはできない。
【００２１】
上記のように、鋼管１の回転に応じて外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２が交互に検出される。
図６は、外面きず探傷ゲートＧ１又は内面きず探傷ゲートＧ２に入った反射エコーを時系列に示す図である。
外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２の内のいずれか一方である反射エコーＰ１と、外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２の内のいずれか他方である反射エコーＰ２とが交互に検出されている。
【００２２】
次に、反射エコーＰ１のピークを検出してから反射エコーＰ２のピークを次に検出するまでの第１時間Ｔ１と、反射エコーＰ２のピークを検出してから反射エコーＰ１のピークを次に検出するまでの第２時間Ｔ２とを算出し、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２の関係と、外面人工きずＦ１の管周方向の位置及び内面人工きずＦ２の管周方向の位置の関係を対比することにより、検出した反射エコーＰ１及びＰ２のそれぞれが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別する（第３ステップ）。
この第３ステップの対比は、例えば次のように行う。
角度αと角度βの大小関係と、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２の大小関係を判定する。大小関係は、例えば、大小を較べる両者の差が正になるか負になるかで判定したり、両者の比が１より大きいか１より小さいかで判定すればよい。
α＜βの場合に、Ｔ１＜Ｔ２であれば反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１であって反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２であり、Ｔ１＞Ｔ２であれば反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって、反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１である。
上記とは反対にα＞βの場合に、Ｔ１＜Ｔ２であれば反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１であり、Ｔ１＞Ｔ２であれば反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１であって、反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２である。
【００２３】
このように、管軸方向の位置が互いに同一であるように外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が管１に設けられたとしても、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２からのそれぞれの反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを容易に弁別することができる。外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２が設けられる管軸方向の位置は、未探傷領域以外であれば、中央部でも端部でもよい。
特に、鋼管１の肉厚が薄いために外面きず探傷ゲートＧ１と内面きず探傷ゲートＧ２とが重なり、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２によって反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別することができなくても、反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別することができる。特に鋼管の肉厚が１０ｍｍ以下のときに有効である。
検出された反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であるか内面きず反射エコーＥ２であるかを弁別することができることにより、外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２のそれぞれを対象として個別に超音波探傷装置２の感度調整を行うことができるので、外面人工きずＦ１及び内面人工きずＦ２の検出精度が良くなる。
そして、感度調整が行われた超音波探傷装置２を鋼管１の超音波探傷に用いることにより、未探傷領域以外における自然きずの検出精度が向上することが期待できる。
【００２４】
上記第３ステップにおける対比を次のように行ってもよい。
超音波探触子２１が鋼管１の周囲の半周を相対移動するのに必要な時間を時間ＴＨとする。
α＜βの場合に、反射エコーＰ１のピークを検出した時点以後の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ２＞ＴＨ＞Ｔ１であれば、反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１あって反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２である。反射エコーＰ１のピークを検出する時点以前の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ１＞ＴＨ＞Ｔ２であれば、反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１である。
上記とは反対にα＞βの場合に、反射エコーＰ１のピークを検出した時点以後の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ２＞ＴＨ＞Ｔ１であれば、反射エコーＰ１は内面きず反射エコーＥ２であって反射エコーＰ２は外面きず反射エコーＥ１である。反射エコーＰ１のピークを検出する時点以前の時間ＴＨ内に反射エコーＰ２のピークがあれば、即ちＴ１＞ＴＨ＞Ｔ２であれば、反射エコーＰ１は外面きず反射エコーＥ１であって反射エコーＰ２は内面きず反射エコーＥ２である。
第３ステップにおける対比をこのように行っても、上述した対比方法と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
上記において、外面人工きずＦ１と内面人工きずＦ２の管周方向の位置を管軸における角度で表したが、管軸における角度で表さずに、例えば、管周における超音波探触子２１の移動方向での外面人工きずＦ１から内面人工きずＦ２までの距離と内面人工きずＦ２から外面人工きずＦ１までの距離によって表してもよい。
【００２６】
（実施例）
鋼管１に、外面人工きずＦ１としてのノッチと内面人工きずＦ２としてのノッチを管軸方向の同一位置に１つずつ設けた。鋼管は外径７３．０ｍｍ、肉厚５．５ｍｍであった。また、ノッチは長さ２５．４ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ０．３０ｍｍであった。
図７は、鋼管１の断面と超音波探触子２１の状態を示す図である。管軸と外面人工きずＦ１とを結ぶ直線から管軸と内面人工きずＦ２とを結ぶ直線へ超音波探触子２１が移動する方向に測定した角度が９０°になるようにした。
そして、鋼管１を回転駆動部によって矢印Ａ方向に回転させながら超音波探触子２１によって超音波探傷を行った。このとき、外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２を検出するように、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２を設定したが、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２は重なった。図８は、超音波探傷で得られる反射エコーのチャート（Ａスコープ）である。図８においては、別々に検出された外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とをそれぞれの表面エコーの位置を合わせて表わしている。
【００２７】
図９は、外面きず探傷ゲートＧ１及び内面きず探傷ゲートＧ２に入った反射エコーが時系列に示されたチャートから、反射エコーを外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とに弁別する過程を示す図である。
超音波探傷の実施にあたっては、検出された反射エコーが人工きずからの反射エコーであると判断するための人工きず判断基準値を予め定めておき、検出された反射エコーの中の最大のエコー高さが人工きず判断基準値を超えている場合には、人工きずからの反射エコーが検出されたとして、反射エコーの解析を進める（図９（ａ）参照）。
続いて、ノイズを判断するためのノイズ判断基準値を反射エコーの中の最大のエコー高さに予め定めた割合を掛けて設定し、ノイズ判断基準値よりもエコー高さが低い反射エコーは、ノイズとして除去する（図９（ｂ）参照）。
続いて、ピークのエコー高さが最大の反射エコーを選択し、その反射エコーのピークを検出した時点から超音波探触子２１が鋼管１の周囲の半周を移動するのに必要な時間ＴＨ内に次に検出された反射エコーが有れば、ピークのエコー高さが最大の反射エコーが外面きず反射エコーＥ１であり、ピークのエコー高さが最大の反射エコーから時間ＴＨ内に検出された反射エコーが内面きず反射エコーＥ２である。
ピークのエコー高さが最大の反射エコーを検出した時点よりも時間ＴＨ前の間に、先に検出された反射エコーが有れば、ピークのエコー高さが最大の反射エコーが内面きず反射エコーＥ２であり、ピークのエコー高さが最大の反射エコーから時間ＴＨ前の間に検出された反射エコーが内面きず外面きず反射エコーＥ１である。このようにして１組の外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とを弁別することができる（図９（ｃ）参照）。
次に、弁別した１組の外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とを除いた後の反射エコーを対象として、上記と同様にして順に１組の外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２を弁別することを繰り返し、検出した全ての反射エコーを弁別することができる（図９（ｄ）参照）。
【００２８】
図１０は、このようにして弁別した実際の反射エコーのチャートである。反射エコーが外面きず反射エコーＥ１と内面きず反射エコーＥ２とに弁別されている。
そして、弁別された外面きず反射エコーＥ１及び内面きず反射エコーＥ２を用いて超音波探傷装置の感度調整を行うことができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・鋼管
２１・・・超音波探触子
Ｅ１・・・外面きず反射エコー
Ｅ２・・・内面きず反射エコー
Ｆ１・・・外面人工きず
Ｆ２・・・内面人工きず
Ｔ１・・・第１時間
Ｔ２・・・第２時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、管外面に外面人工きずを設け、管内面に内面人工きずを設ける第１ステップと、
超音波探触子を管周方向に相対移動させながら該管の超音波探傷を行ない、前記外面人工きずからの反射エコーと前記内面人工きずからの反射エコーとを交互に検出する第２ステップと、
前記外面人工きず及び前記内面人工きずの内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから該外面人工きず及び該内面人工きずの内のいずれか他方からの反射エコーを次に検出するまでの第１時間と、前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの第２時間とを算出し、前記第１時間及び第２時間の関係と、該外面人工きずの管周方向の位置及び該内面人工きずの管周方向の位置の関係とを対比することにより、検出した前記反射エコーのそれぞれが該外面人工きずからの反射エコーであるか該内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別する第３ステップとを含むことを特徴とする超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法。
【請求項１】
管軸方向の位置が互いに同一であり、管周方向の位置が互いに離間し、かつ、管軸を挟んだ正反対の位置とならないように、管外面に外面人工きずを設け、管内面に内面人工きずを設ける第１ステップと、
超音波探触子を管周方向に相対移動させながら該管の超音波探傷を行ない、前記外面人工きずからの反射エコーと前記内面人工きずからの反射エコーとを交互に検出する第２ステップと、
前記外面人工きず及び前記内面人工きずの内のいずれか一方からの反射エコーを検出してから該外面人工きず及び該内面人工きずの内のいずれか他方からの反射エコーを次に検出するまでの第１時間と、前記いずれか他方からの反射エコーを検出してから前記いずれか一方からの反射エコーを次に検出するまでの第２時間とを算出し、前記第１時間及び第２時間の関係と、該外面人工きずの管周方向の位置及び該内面人工きずの管周方向の位置の関係とを対比することにより、検出した前記反射エコーのそれぞれが該外面人工きずからの反射エコーであるか該内面人工きずからの反射エコーであるかを弁別する第３ステップとを含むことを特徴とする超音波探傷における人工きずからの反射エコーの弁別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１５９３３９（Ｐ２０１２−１５９３３９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７８８（Ｐ２０１１−１７７８８）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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