材料劣化診断装置およびその方法
【課題】複数の超音波光プローブを容易に設置することができ、複数の計測ポイントを容易に測定することができる材料劣化診断装置およびその方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、複数のプローブ２と、前記複数のプローブ２が配置されたクランプ１と、前記プローブ２に接続されたケーブル３とを備えた。
【解決手段】実施形態によれば、複数のプローブ２と、前記複数のプローブ２が配置されたクランプ１と、前記プローブ２に接続されたケーブル３とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、材料劣化診断装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管の減肉や腐食の検査に超音波探傷法が用いられている。超音波探傷法は、被試験体の表面に超音波を送受信する探触子を押し当て、内部に各種周波数の超音波を伝播させる。そして、被試験体内部の欠陥や裏面で反射して戻ってきた超音波を受信し、被試験体内部の状態を把握する。欠陥位置は超音波の送信から受信までに要する時間から測定され、欠陥の大きさは受信したエコーの強度や欠陥エコーの出現する範囲の測定によって求められる。
【０００３】
超音波による検査法は、原子力発電プラントにおいて、素材の板厚測定や、ラミネーション等の溶接欠陥の検出に用いられている。また、原子炉圧力容器回りのノズル開口部、ブランチ、配管継手を補強する溶接肉盛部の検査においてもこのような検査法が用いられている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
発電プラントでは、流れ加速型腐食（FAC: Flow Accelerated Corrosion）やエロージョンなどによって、配管のエルボ部やオリフィスの下流側などに減肉が生じ易い傾向があることが分かっている。このような知見に基づいて、配管減肉管理に関する規格（発電用設備規格JSME S CA1-2005）が日本機械学会により策定されている。規格化された配管減肉管理技術として、超音波厚さ測定器を使った配管厚さ測定が行われている。しかし、この手法は、測定の度に配管を覆う断熱材を解体／復旧する必要があるため、多大な時間とコストを要する。
【０００５】
そこで、低コストの減肉管理を実現するために、埋め込み型の定点測定用センサが開発されている。例えば、電磁超音波発振子(Electro Magnetic Acoustic Transducer :EMAT)と光ファイバ振動センサとを組み合わせた超音波光プローブが知られている。電磁超音波発振子は、電磁力の作用によって配管内に超音波を直接励起する。光ファイバ振動センサは配管表面に接着剤で貼り付けられ、励起された超音波の共振波を検出する。検出結果を解析することによって、配管の厚さや内部欠陥の情報を得ることができる（例えば非特許文献２乃至４参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】内ヶ崎儀一郎他：「原子力と設計技術」大河出版（1980）、pp.226-250
【非特許文献２】佐々木、高橋他「光ファイバドップラセンサを用いた電磁超音波共鳴法による金属厚さ測定」溶接構造シンポジウム2006講演論文集(2006年11月)
【非特許文献３】高橋、佐々木他「光ファイバドップラを利用した電磁超音波共振法による金属配管厚さ測定」保全学会「第１回検査・評価・保全に関する連携講演会」資料（2008年1月）
【非特許文献４】山家、高橋、阿彦「火力発電プラントにおける配管減肉の測定技術」東芝レビュー、 Vol.63, No.4 (2008) pp.41-44
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような技術を発電所の給水系配管の減肉計測に適用する場合、目標とする計測ポイントを決めるのに、メジャーや定規等で正確な位置を測定して、配管の表面を罫描いたり、マーキングしたりして、そこに超音波光プローブを貼って測定する。
【０００８】
一般に火力プラントでの配管減肉測定を例にとれば、１プラント配管の計測ポイント１ヵ所の測定数は周４ヵ所×軸方向５ヵ所＝２０ヵ所以上が普通であり、そのポイント数が数１０ヵ所あると、合計数百ヵ所以上に及ぶこともざらでは無い。当然ながらその作業時間は数日間にも渡る。計測員は罫描いた計測ポイントに超音波光プローブを配管表面に接着材で貼り付けるが、１点１点設置して測定する。
【０００９】
しかしながら、この事前の罫描き作業、プローブ設置作業および計測ポイントの測定作業は、面倒でかつ時間を要するものであり、改善の要求があった。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、複数の超音波光プローブを容易に設置することができ、複数の計測ポイントを容易に測定することができる材料劣化診断装置およびその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の材料劣化診断装置は、複数のプローブと、前記複数のプローブが配置されたクランプと、前記プローブに接続されたケーブルとを備える。
【００１２】
実施形態の材料劣化診断方法は、複数のプローブが配置されたクランプを測定対象に配置して、前記複数のプローブで前記測定対象を測定する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の材料劣化診断装置を示す図。
【図２】第１の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図。
【図３】第２の実施形態の材料劣化診断装置を示す図。
【図４】第２の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態の材料劣化診断装置およびその方法を図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の材料劣化診断装置を示す図である。
【００１６】
長い帯状のクランプ１にプローブ２が軸方向に規則正しく配列して埋め込まれている。プローブ２と図示しない計測装置とを結ぶケーブル３はクランプ１の内部に埋め込まれていて、クランプ１の外部からの外乱の影響を受けないようになっている。
【００１７】
なお、プローブ２は、規格で定められた寸法の位置に設置できるようにクランプに配置してもよい。また、プローブ２は必ずしも規則正しく配列されている必要はない。
【００１８】
図２は第１の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図である。
【００１９】
長い帯状の材料劣化診断装置１０を配管４にらせん状に巻きつける。複数のプローブ２に接続されたケーブル３が図示しない計測装置に接続される。
【００２０】
本実施形態によれば、複数のプローブ２を容易に配管４に設置することができる。また、計測装置で複数の測定ポイントを複数のプローブ２によって容易に測定することができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態の材料劣化診断装置を示す図である。
【００２２】
円筒形のクランプ１に複数のプローブ２が規則正しく配列して埋め込まれている。プローブ２と図示しない計測装置とを結ぶケーブル３はクランプ１の内部に埋め込まれていて、クランプ１の外部からの外乱の影響を受けないようになっている。
【００２３】
なお、プローブ２は必ずしも規則正しく配列されている必要はない。
【００２４】
クランプ１は２つの半割りの一方を蝶番５で接続して、もう一方を止め具６で着脱可能に接続して円筒形をなしている。
【００２５】
図４は第２の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図である。
【００２６】
止め具６を外した状態で配管４を覆うよう配管４の外面に設置して、止め具６で接続することにより材料劣化診断装置１０を配管４に固定する。
【００２７】
本実施形態によれば、複数のプローブ２を容易に配管４に設置することができる。また、計測装置で複数の測定ポイントを複数のプローブ２によって容易に測定することができる。
【００２８】
なお、クランプ１にプローブ２が規格で定められた寸法の位置に設置できるように配置されている場合は、配管上の測定位置を計測して罫書きをすることなく、所定の配管位置に複数のプローブ２を設置して測定することができる。
【００２９】
また、クランプ１の外に保温材を巻く場合には、蝶番５および止め具６がクランプ１の外径より外に出ないように設置することで、クランプ１との干渉を防ぐために保温材内面に加工を施す必要がなくなる。
【００３０】
なお、蝶番を止め具に代えて、２つの半割りを止め具で接続するようにしてもよい。また、クランプ１は蝶番が不要なC形状であってもよいし、３つ以上に分割されていて複数の蝶番または止め具で接続されていてもよい。止め具６は、着脱可能であればよく、ボルトとネジの組み合わせでもよいし、ファスナー等でもよい。
【００３１】
また、保温材からなるクランプ１とするか、クランプ１に保温材の機能を持たせることにより、保温材を巻く必要が無くなる。
【００３２】
なお、第１、第２の実施形態では、ケーブル３と図示しない計測装置との接続を無線としてもよい。クランプ１の内部に無線チップを設置して、ケーブル３と無線チップを接続することで、複数のプローブ２のデータを無線にて図示しない計測装置に送る。ケーブル３と図示しない計測装置との接続を無線とすることにより、ケーブル３を配管表面に、例えばテープで這わせて、計測装置まで引いていく必要がなくなる。
【００３３】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の材料劣化診断装置およびその方法によれば、複数の超音波光プローブを容易に設置することができ、複数の測定ポイントを容易に測定することができる。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１ クランプ
２ プローブ
３ ケーブル
４ 配管
５ 蝶番
６ 止め具
１０ 材料劣化診断装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、材料劣化診断装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管の減肉や腐食の検査に超音波探傷法が用いられている。超音波探傷法は、被試験体の表面に超音波を送受信する探触子を押し当て、内部に各種周波数の超音波を伝播させる。そして、被試験体内部の欠陥や裏面で反射して戻ってきた超音波を受信し、被試験体内部の状態を把握する。欠陥位置は超音波の送信から受信までに要する時間から測定され、欠陥の大きさは受信したエコーの強度や欠陥エコーの出現する範囲の測定によって求められる。
【０００３】
超音波による検査法は、原子力発電プラントにおいて、素材の板厚測定や、ラミネーション等の溶接欠陥の検出に用いられている。また、原子炉圧力容器回りのノズル開口部、ブランチ、配管継手を補強する溶接肉盛部の検査においてもこのような検査法が用いられている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
発電プラントでは、流れ加速型腐食（FAC: Flow Accelerated Corrosion）やエロージョンなどによって、配管のエルボ部やオリフィスの下流側などに減肉が生じ易い傾向があることが分かっている。このような知見に基づいて、配管減肉管理に関する規格（発電用設備規格JSME S CA1-2005）が日本機械学会により策定されている。規格化された配管減肉管理技術として、超音波厚さ測定器を使った配管厚さ測定が行われている。しかし、この手法は、測定の度に配管を覆う断熱材を解体／復旧する必要があるため、多大な時間とコストを要する。
【０００５】
そこで、低コストの減肉管理を実現するために、埋め込み型の定点測定用センサが開発されている。例えば、電磁超音波発振子(Electro Magnetic Acoustic Transducer :EMAT)と光ファイバ振動センサとを組み合わせた超音波光プローブが知られている。電磁超音波発振子は、電磁力の作用によって配管内に超音波を直接励起する。光ファイバ振動センサは配管表面に接着剤で貼り付けられ、励起された超音波の共振波を検出する。検出結果を解析することによって、配管の厚さや内部欠陥の情報を得ることができる（例えば非特許文献２乃至４参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】内ヶ崎儀一郎他：「原子力と設計技術」大河出版（1980）、pp.226-250
【非特許文献２】佐々木、高橋他「光ファイバドップラセンサを用いた電磁超音波共鳴法による金属厚さ測定」溶接構造シンポジウム2006講演論文集(2006年11月)
【非特許文献３】高橋、佐々木他「光ファイバドップラを利用した電磁超音波共振法による金属配管厚さ測定」保全学会「第１回検査・評価・保全に関する連携講演会」資料（2008年1月）
【非特許文献４】山家、高橋、阿彦「火力発電プラントにおける配管減肉の測定技術」東芝レビュー、 Vol.63, No.4 (2008) pp.41-44
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような技術を発電所の給水系配管の減肉計測に適用する場合、目標とする計測ポイントを決めるのに、メジャーや定規等で正確な位置を測定して、配管の表面を罫描いたり、マーキングしたりして、そこに超音波光プローブを貼って測定する。
【０００８】
一般に火力プラントでの配管減肉測定を例にとれば、１プラント配管の計測ポイント１ヵ所の測定数は周４ヵ所×軸方向５ヵ所＝２０ヵ所以上が普通であり、そのポイント数が数１０ヵ所あると、合計数百ヵ所以上に及ぶこともざらでは無い。当然ながらその作業時間は数日間にも渡る。計測員は罫描いた計測ポイントに超音波光プローブを配管表面に接着材で貼り付けるが、１点１点設置して測定する。
【０００９】
しかしながら、この事前の罫描き作業、プローブ設置作業および計測ポイントの測定作業は、面倒でかつ時間を要するものであり、改善の要求があった。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、複数の超音波光プローブを容易に設置することができ、複数の計測ポイントを容易に測定することができる材料劣化診断装置およびその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の材料劣化診断装置は、複数のプローブと、前記複数のプローブが配置されたクランプと、前記プローブに接続されたケーブルとを備える。
【００１２】
実施形態の材料劣化診断方法は、複数のプローブが配置されたクランプを測定対象に配置して、前記複数のプローブで前記測定対象を測定する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の材料劣化診断装置を示す図。
【図２】第１の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図。
【図３】第２の実施形態の材料劣化診断装置を示す図。
【図４】第２の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態の材料劣化診断装置およびその方法を図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の材料劣化診断装置を示す図である。
【００１６】
長い帯状のクランプ１にプローブ２が軸方向に規則正しく配列して埋め込まれている。プローブ２と図示しない計測装置とを結ぶケーブル３はクランプ１の内部に埋め込まれていて、クランプ１の外部からの外乱の影響を受けないようになっている。
【００１７】
なお、プローブ２は、規格で定められた寸法の位置に設置できるようにクランプに配置してもよい。また、プローブ２は必ずしも規則正しく配列されている必要はない。
【００１８】
図２は第１の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図である。
【００１９】
長い帯状の材料劣化診断装置１０を配管４にらせん状に巻きつける。複数のプローブ２に接続されたケーブル３が図示しない計測装置に接続される。
【００２０】
本実施形態によれば、複数のプローブ２を容易に配管４に設置することができる。また、計測装置で複数の測定ポイントを複数のプローブ２によって容易に測定することができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態の材料劣化診断装置を示す図である。
【００２２】
円筒形のクランプ１に複数のプローブ２が規則正しく配列して埋め込まれている。プローブ２と図示しない計測装置とを結ぶケーブル３はクランプ１の内部に埋め込まれていて、クランプ１の外部からの外乱の影響を受けないようになっている。
【００２３】
なお、プローブ２は必ずしも規則正しく配列されている必要はない。
【００２４】
クランプ１は２つの半割りの一方を蝶番５で接続して、もう一方を止め具６で着脱可能に接続して円筒形をなしている。
【００２５】
図４は第２の実施形態の材料劣化診断装置を配管に設置した図である。
【００２６】
止め具６を外した状態で配管４を覆うよう配管４の外面に設置して、止め具６で接続することにより材料劣化診断装置１０を配管４に固定する。
【００２７】
本実施形態によれば、複数のプローブ２を容易に配管４に設置することができる。また、計測装置で複数の測定ポイントを複数のプローブ２によって容易に測定することができる。
【００２８】
なお、クランプ１にプローブ２が規格で定められた寸法の位置に設置できるように配置されている場合は、配管上の測定位置を計測して罫書きをすることなく、所定の配管位置に複数のプローブ２を設置して測定することができる。
【００２９】
また、クランプ１の外に保温材を巻く場合には、蝶番５および止め具６がクランプ１の外径より外に出ないように設置することで、クランプ１との干渉を防ぐために保温材内面に加工を施す必要がなくなる。
【００３０】
なお、蝶番を止め具に代えて、２つの半割りを止め具で接続するようにしてもよい。また、クランプ１は蝶番が不要なC形状であってもよいし、３つ以上に分割されていて複数の蝶番または止め具で接続されていてもよい。止め具６は、着脱可能であればよく、ボルトとネジの組み合わせでもよいし、ファスナー等でもよい。
【００３１】
また、保温材からなるクランプ１とするか、クランプ１に保温材の機能を持たせることにより、保温材を巻く必要が無くなる。
【００３２】
なお、第１、第２の実施形態では、ケーブル３と図示しない計測装置との接続を無線としてもよい。クランプ１の内部に無線チップを設置して、ケーブル３と無線チップを接続することで、複数のプローブ２のデータを無線にて図示しない計測装置に送る。ケーブル３と図示しない計測装置との接続を無線とすることにより、ケーブル３を配管表面に、例えばテープで這わせて、計測装置まで引いていく必要がなくなる。
【００３３】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の材料劣化診断装置およびその方法によれば、複数の超音波光プローブを容易に設置することができ、複数の測定ポイントを容易に測定することができる。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１ クランプ
２ プローブ
３ ケーブル
４ 配管
５ 蝶番
６ 止め具
１０ 材料劣化診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプローブと、
前記複数のプローブが配置されたクランプと、
前記プローブに接続されたケーブルと
を備えた材料劣化診断装置。
【請求項２】
前記クランプは、複数の部材を接続した円筒形であり、
前記複数の部材は、少なくとも1箇所は止め具で着脱可能に接続している
請求項１記載の材料劣化診断装置。
【請求項３】
前記複数のプローブは、規格で定められた寸法の位置に設置できるように前記クランプに配置されている
請求項１または請求項２記載の材料劣化診断装置。
【請求項４】
前記ケーブルと接続された無線チップを備えた
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の材料劣化診断装置。
【請求項５】
複数のプローブが配置されたクランプを測定対象に配置して、
前記複数のプローブで前記測定対象を測定する
材料劣化診断方法。
【請求項６】
複数のプローブが配置されたクランプを測定対象に巻きつけて、
前記複数のプローブで前記測定対象を測定する
材料劣化診断方法。
【請求項１】
複数のプローブと、
前記複数のプローブが配置されたクランプと、
前記プローブに接続されたケーブルと
を備えた材料劣化診断装置。
【請求項２】
前記クランプは、複数の部材を接続した円筒形であり、
前記複数の部材は、少なくとも1箇所は止め具で着脱可能に接続している
請求項１記載の材料劣化診断装置。
【請求項３】
前記複数のプローブは、規格で定められた寸法の位置に設置できるように前記クランプに配置されている
請求項１または請求項２記載の材料劣化診断装置。
【請求項４】
前記ケーブルと接続された無線チップを備えた
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の材料劣化診断装置。
【請求項５】
複数のプローブが配置されたクランプを測定対象に配置して、
前記複数のプローブで前記測定対象を測定する
材料劣化診断方法。
【請求項６】
複数のプローブが配置されたクランプを測定対象に巻きつけて、
前記複数のプローブで前記測定対象を測定する
材料劣化診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７２７３５（Ｐ２０１３−７２７３５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１６６３（Ｐ２０１１−２１１６６３）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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