管の欠陥検査装置および検査方法
【課題】鋳鉄管などの管の欠陥の有無を確実に検知することができるようにする。
【解決手段】鋳鉄管Ｐの欠陥の有無を検知する欠陥検査装置５であって、鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷してアコースティックエミッション（ＡＥ）を発生させるポンプ７と、鋳鉄管Ｐの軸心方向に複数配置されて上記ＡＥを検出するＡＥセンサ１，２，３と、各ＡＥセンサ１，２，３にてＡＥを検出した時刻の差から当該ＡＥの発生位置を特定する発生位置特定部５０とを有し、鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷、ＡＥの検出および当該ＡＥの発生位置の特定を行う一連の工程を３回繰り返し、特定されたＡＥ発生位置が当該３回で重複すれば、この重複したＡＥ発生位置に欠陥が有ると判断する欠陥検出部６０を備える。
【解決手段】鋳鉄管Ｐの欠陥の有無を検知する欠陥検査装置５であって、鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷してアコースティックエミッション（ＡＥ）を発生させるポンプ７と、鋳鉄管Ｐの軸心方向に複数配置されて上記ＡＥを検出するＡＥセンサ１，２，３と、各ＡＥセンサ１，２，３にてＡＥを検出した時刻の差から当該ＡＥの発生位置を特定する発生位置特定部５０とを有し、鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷、ＡＥの検出および当該ＡＥの発生位置の特定を行う一連の工程を３回繰り返し、特定されたＡＥ発生位置が当該３回で重複すれば、この重複したＡＥ発生位置に欠陥が有ると判断する欠陥検出部６０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の欠陥検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道やガスの輸送用に用いられる管は、工場での製造後に様々な検査が行われ、これらの検査に合格した製品が完成品となる。そして、このような検査には、製品のより高い品質を保証するためにも、精度の高い検査装置の導入が望まれている。
【０００３】
従来からの検査としては、管の内部に水圧を負荷して外部への漏水の有無を目視により確認する水圧試験（公的規格で定められた試験、非特許文献１、２および３参照）がある。また、外観検査としては、目視により確認する方法や管の一部に渦電流を流して発生する電磁誘導の変化から探傷を行う渦流探傷がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＪＩＳ Ｇ ５５２６ ダクタイル鋳鉄管」、日本規格協会、１９９８年１１月２０日改正、ｐ．６−７
【非特許文献２】「ＪＷＷＡ Ｇ １１３ 水道用ダクタイル鋳鉄管」、日本水道協会、２００５年１１月１８日改正
【非特許文献３】「ダクタイル管路のてびき ＪＤＰＡ Ｔ ２６」、日本ダクタイル鉄管協会、２００６年９月、ｐ．２７−２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の水圧試験において、漏水を目視によって確認する方法では、人的ミスによる見逃しの危険性を排除できない。また、目視や渦流探傷による外観検査では、管の外表面に現れない欠陥までは検知することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、漏水確認をより確実に行うとともに、従来の外観検査では見つけにくかった欠陥をも検知することができる管の欠陥検査装置および検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、管の欠陥の有無を検知する管の欠陥検査装置であって、管に応力を負荷してアコースティックエミッションを発生させる応力負荷手段と、管の軸心方向に複数配置されて上記アコースティックエミッションを検出する検出手段と、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定する発生位置特定手段とを有し、上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断する欠陥検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の欠陥検査装置において、応力負荷手段は、管の内部に水圧を負荷するものであることを特徴とする。
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の欠陥検査装置において、発生位置特定手段は、アコースティックエミッションを検出した検出手段が発信する信号から所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、フィルタ部を通過した信号に基づいて当該アコースティックエミッションの発生位置を算出する演算部とを有することを特徴とする。
【０００９】
一方、請求項４記載の発明は、管の欠陥検査方法であって、管への応力の負荷によりアコースティックエミッションを発生させ、管の軸心方向に複数配置された検出手段で上記アコースティックエミッションを検出し、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定し、上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項４に記載の欠陥検査方法において、管への応力の負荷は、管の内部への水圧の負荷であることを特徴とする。
さらに、請求項６記載の発明は、請求項５に記載の欠陥検査方法において、管の内部への水圧の負荷を行ったときに、同時に管の外部へのにじみ漏水を検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
アコースティックエミッションの発生位置を発生位置特定手段で複数回特定し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置に基づいて管の欠陥の有無を検知するため、人的なミスを防止でき、さらに、欠陥以外を誤検知することなく、目視や渦流探傷で検知できない欠陥も確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における管の欠陥検査装置の概略図である。
【図２】同欠陥検査装置で管の欠陥から発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出する状態を示した一部切欠拡大図である。
【図３】同欠陥検査装置の演算装置を示すブロック図である。
【図４】（ａ）はＡＥセンサによりＡＥの検出を示すグラフであり、（ｂ）はＡＥ発生位置を算出する式を説明するための図である。
【図５】鋳鉄管の各判断点におけるＡＥのエネルギーを示すグラフであり、（ａ）が第１回目の計測時、（ｂ）が第２回目の計測時、（ｃ）が第３回目の計測時である。
【図６】同欠陥検査装置での検査における管内の水圧変化を示すグラフである。
【図７】同欠陥検査装置による検査方法を説明するためのフローチャート（前半）である。
【図８】同欠陥検査装置による検査方法を説明するためのフローチャート（後半）である。
【図９】同欠陥検査装置での検査の変形例における管内の水圧変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
次に、この発明の実施の形態に係る管の欠陥検査装置および検査方法について、図面を参照しながら、具体的に示した実施例に基づき詳細に説明する。この欠陥検査装置は、検査対象となる鋳鉄管の内部に水圧を負荷することで、鋳鉄管が有する欠陥（具体的には後に表１で示す）、その他を原因とするアコースティックエミッション（以下、ＡＥという）を発生させるとともに検出し、鋳鉄管の欠陥の有無を検知するものである。水道用に用いられる管には、管の内部に水圧を負荷して外部への漏水の有無を目視により確認する水圧試験（公的規格で定められた試験）を実施するが、本欠陥検査装置はこの試験における管内部への水圧負荷工程を利用することができる。なお、鋳鉄管の製造工程で生ずる欠陥を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
図１および２に示すように、この欠陥検査装置５は、検査対象となる鋳鉄管Ｐ（水圧負荷の工程では両端を蓋Ｌで密閉する）の内部に水圧を負荷するポンプ（応力負荷手段の一例である）７と、内部に水圧が負荷された鋳鉄管Ｐから発生するＡＥを検出するために鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿って互いに間隔をおいて配置された３つのＡＥセンサ（検出手段の一例である）１，２，３と、これらＡＥセンサ１，２，３に電気的に接続されて鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無および当該欠陥ｎの推定位置を求める演算装置１０と、この演算装置１０による結果を表示する表示装置７０とから構成される。
【００１６】
図３に示すように、この演算装置１０は、ＡＥの発生位置を特定する発生位置特定部（発生位置特定手段の一例である）５０と、この発生位置特定部５０で特定したＡＥの発生位置に基づいて鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無および当該欠陥ｎの推定位置を求める欠陥検出部（欠陥検出手段の一例である）６０とから構成される。
【００１７】
この発生位置特定部５０は、ＡＥを検出した各ＡＥセンサ１，２，３がそれぞれ発信する信号（以下、ＡＥ信号という）を増幅させる第１アンプ部１１、第２アンプ部１２および第３アンプ部１３と、明らかに鋳鉄管Ｐの欠陥ｎを原因としないＡＥ信号を除去するために２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯域のみの周波数成分を通過させる第１フィルタ部２１、第２フィルタ部２２および第３フィルタ部２３と、コンパレータなどにより構成されるとともに各フィルタ部２１，２２，２３を通過したＡＥ信号としきい値を比較して欠陥には至らない微小な傷を欠陥と誤認することを防止する第１比較部３１、第２比較部３２および第３比較部３３と、各比較部３１，３２，３３で上記ＡＥ信号がしきい値を超えた際の各時刻を内蔵するタイマー回路（図示しない）によりそれぞれ演算する演算部４０とを有する。また、この演算部４０では、上記のように演算された各時刻に基づいて、ＡＥの発生位置を算出する。具体的には、図４（ａ）に示すように、上記比較部３１，３２，３３でしきい値を超えたＡＥ信号に対応するＡＥがその発生位置から最も近いＡＥセンサに到達した時刻をｔ１［ｍｓ］、次に近いＡＥセンサに到達した時刻をｔ２［ｍｓ］、これら時刻の差であるｔ２−ｔ１をΔｔ［ｍｓ］とし、図４（ｂ）に示すように、これらＡＥセンサ間の距離をＤ［ｍｍ］、これらＡＥセンサの中間位置からＡＥ発生位置Ｎまでの距離をＫ［ｍｍ］とした場合、音速Ｃ［ｍｍ／ｍｓ］を用いて下記の式（１）によりＫが求められる。
【００１８】
Ｋ＝Δｔ・Ｃ／２ ・・・（１）
ここで、図２では、欠陥をｎで表したが、ＡＥは欠陥ｎ以外も原因として発生するので、ＡＥ発生位置はＮで表す。なお、ＡＥ発生位置Ｎは、便宜上、管の軸心方向に沿った位置であり、円周方向に沿った位置までを特定したものではない。また、ＡＥ発生位置Ｎに最も近いＡＥセンサからＡＥ発生位置Ｎまでの距離Ｓは、下記の式（２）により求められる。
【００１９】
Ｓ＝Ｄ／２−Ｋ ・・・（２）
このようにしてＡＥ発生位置Ｎを算出するが、通常、ＡＥ発生位置Ｎは複数存在するため、さらに演算部４０では、算出した複数のＡＥ発生位置Ｎを、鋳鉄管Ｐを軸心方向で等分した各点（以下、判断点という）でのＡＥ発生の有無の情報である位置情報データに変換する。また、演算部４０では、図５に示すように、位置情報データとして、判断点におけるＡＥ発生の有無だけでなく、発生したＡＥのエネルギーも算出する。
【００２０】
一方、図３において欠陥検出部６０は、上記演算部４０で算出した全判断点における位置情報データを２進数データに変換して記憶する記憶部６５と、当該２進数データに基づいて鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無を判定するとともに欠陥ｎの推定位置を算出する判定部６７とから構成される。
【００２１】
この記憶部６５は、全判断点の数Ｍと同じ桁数の２進数データを作成し、各位置情報データに基づいて、この２進数データにＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行うものである。具体的には、記憶部６５は、作成したＭ桁の２進数データにおいて、ＡＥ発生位置Ｎに対応する判断点での桁に［１］を格納するとともに（ＢｉｔＳｅｔ）、ＡＥ発生位置Ｎに対応しない判断点での桁に［０］を格納し（ＢｉｔＲｅｓｅｔ）、当該２進数データＲを配列として記憶するものである。例えば、検査対象である鋳鉄管Ｐを９等分し（全判断点の数Ｍは、等分された数である９に１を加えた１０となる）、第１回目の計測で、第１，２，７，９の判断点でＡＥが発生した場合、記憶部６５で作成される２進数データＲは１０桁であり、この２進数データＲには左から第１，２，７，９番目の桁に［１］が格納されるとともに、他の桁に［０］が格納されて、
Ｒ（１）＝１１００００１０１０
が記憶部６５で記憶される。詳しく説明すると、記憶部６５で記憶される２進数データＲ（ｊ）は、第１回目の計測ではｊ＝１であるから、Ｒ（１）である。そして、Ｒ（１）は、全判断点の数Ｍ（この例ではＭ＝１０）だけ桁数を有し、この例では１０桁の２進数、すなわち１０個の数字（０または１）から構成される。ここで、桁は、鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿った位置を表し、その桁の数値は、ＡＥ発生の有無を表す。つまり、ある桁の数値が［１］であれば、その桁に対応する判断点の位置でＡＥの発生が有ることを意味し、［０］であれば、その桁に対応する判断点の位置でＡＥの発生が無いことを意味する。したがって、上記の例のＲ（１）では、左から第１，２番目の桁の数値は［１］であるため、第１，２の判断点ではＡＥ発生有りを意味し、左から第３〜６番目の桁の数値は［０］であるため、第３〜６の判断点ではＡＥ発生無しを意味する。同様に、左から第７番目の桁の数値は［１］であるため第７の判断点ではＡＥ発生有り、左から第８番目の桁の数値は［０］であるため第８の判断点ではＡＥ発生無しを意味し、また同様にして、第９の判断点ではＡＥ発生有り、第１０の判断点ではＡＥ発生無しを意味する。
【００２２】
次に、第２回目のＡＥの計測（ｊ＝２）では、例えば第３，６，７の判断点でＡＥが発生した場合、記憶部６５で記憶される２進数データＲも、同様にして、左から第３，６，７番目の桁に［１］が、その他の桁に［０］が格納されて、
Ｒ（２）＝００１００１１０００
となる。さらに、第３回目のＡＥの計測（ｊ＝３）では、例えば第１，４，５，７，９の判断点でＡＥが発生した場合、記憶部６５で記憶される２進数データＲも、同様にして、左から第１，４，５，７，９番目の桁に［１］が、その他の桁に［０］が格納されて、
Ｒ（３）＝１００１１０１０１０
となる。このように、記憶部６５ではＡＥの計測回数Ｊだけ複数の２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）が配列として記憶される。
【００２３】
一方、判定部６７では、記憶部６５で記憶された複数の２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）を各桁で比較し、各２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）で共通して［１］となる桁があれば、鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが有る旨およびその桁に対応する判断点を表示装置７０に表示し、２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）で共通して［１］となる桁がなければ、鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが無い旨を表示装置７０に表示するものである。なぜなら、ＡＥの発生は、欠陥ｎのみを原因とせず、例えば気泡のつぶれなど欠陥ｎ以外も原因となるが、欠陥ｎを原因とするＡＥは常に同じ位置から発生するとともに、欠陥ｎ以外を原因とするＡＥは偶然に発生するので、Ｊ回続けてＡＥが発生した位置に欠陥ｎが有ると判定することにより、欠陥ｎ以外を原因とするＡＥの発生位置に欠陥ｎがあると誤認することを防止できるからである。
【００２４】
また判定部６７では、上述の例であれば、Ｒ（１）〜Ｒ（３）において、左から第１番目の桁は、Ｒ（１）では［１］、Ｒ（２）では［０］、Ｒ（３）では［１］であり、共通して［１］ではなく、第１の判断点には欠陥ｎが無いと判定される。しかし、同様にして、左から第２番目の桁、第３番目の桁・・・と、第１０番目の桁まで比較していくと、第７番目の桁は、Ｒ（１）では［１］、Ｒ（２）では［１］、Ｒ（３）では［１］であるので、共通して［１］となり、第７の判断点には欠陥ｎが有ると判定される。一方、第７番目の桁以外では、Ｒ（１）〜Ｒ（３）で共通して［１］とならないので、欠陥ｎは第７の判断点のみに有る。したがって、表示装置７０には、鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが有る旨、およびその欠陥ｎの位置は第７の判断点であることが表示される。
【００２５】
次に、鋳鉄管Ｐに上記欠陥検査装置５を用いた検査方法について説明する。この検査方法では、鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷〜ＡＥ発生位置Ｎの特定までの工程（すなわち計測である）をＪ回繰り返すが、この全計測回数Ｊが少なければ、検査精度が下がって欠陥ｎが無い鋳鉄管Ｐを欠陥品と判断するおそれがある一方、全計測回数Ｊが多ければ、検査に時間を要することになる。したがって、図７のＳｔｅｐ１に示すように、全計測回数Ｊは３回が適当である。
【００２６】
まず、図１に示すように、３つのＡＥセンサ１，２，３を、鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿って互いに間隔をおいて配置し、鋳鉄管Ｐの両端を蓋Ｌで密閉する。次に、一方の蓋Ｌの開口（図示しない）からポンプ７により鋳鉄管Ｐ内に水を注入し、蓋Ｌの上部に設けられた空気抜き弁（図示しない）により、鋳鉄管Ｐから空気が排出される。そして、鋳鉄管Ｐ内が満水になれば、空気抜き弁を閉じる。なお、鋳鉄管Ｐ内の空気は完全に排出されず、小さな気泡となって鋳鉄管Ｐ内に残留することもある。その後、さらにポンプ７で加圧して鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷する。この水圧変化によって、鋳鉄管Ｐの欠陥ｎおよびその他の原因（残留した気泡など）によりＡＥが発生し、ＡＥセンサ１，２，３で検出される。
【００２７】
これらＡＥを検出した各ＡＥセンサ１，２，３から発信された各ＡＥ信号は、各アンプ部１１，１２，１３で増幅されるとともに、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯域のみの周波数成分が各フィルタ部２１，２２，２３を通過し、明らかに鋳鉄管Ｐの欠陥ｎを原因としないものは除去される。そして、比較部３１，３２，３３では、微小な傷などを欠陥と誤認しないために、フィルタ部２１，２２，２３を通過したＡＥ信号としきい値が比較される。また、演算部４０では、当該ＡＥ信号がしきい値を超えた時刻を演算し、ＡＥ信号がしきい値を超えた時刻に基づいて、上記式（１）および（２）により、ＡＥ発生位置Ｎを特定する。図７では、上述した鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷〜ＡＥ発生位置Ｎを特定する工程までを「計測」（Ｓｔｅｐ２）として示す。
【００２８】
また、演算部４０では、図７のＳｔｅｐ３に示すように、ＡＥ発生位置Ｎを、判断点でのＡＥ発生の有無の情報である位置情報データに変換する。具体的には、第ｊ回目の計測において、ＡＥ発生位置Ｎに対応する判断点が第ｍの判断点であるとすれば、Ｅ（ｊ，ｍ）にてＡＥ発生有り、と変換される。その後、図６に示すように、鋳鉄管Ｐ内の水圧をＡＥの発生が収まる程度（例えば１ＭＰａ）まで減圧する。なお、後述するが、Ｅ（ｊ，ｍ）でのＡＥ発生の有無は（図７でのＳｔｅｐ７）、判定部６７においてＲ（ｊ）のＢｉｔＳｅｔ（Ｓｔｅｐ８）またはＢｉｔＲｅｓｅｔ（Ｓｔｅｐ９）に用いられる。
【００２９】
ここで、図７でのＳｔｅｐ４において、現在の計測回数ｊは１であるとともに、全計測回数Ｊは３であるから、ｊ≧Ｊを満たさず、Ｓｔｅｐ５で現在の計測回数ｊは１が加えられて２となり、第２回目（ｊ＝２）の計測を開始する（Ｓｔｅｐ２）。
【００３０】
そして、第２回目（ｊ＝２）の計測、第３回目（ｊ＝３）の計測を行っていくが、上述した第１回目の計測と同様に、鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷してＡＥの検出〜位置情報データへの変換を行い、鋳鉄管Ｐ内の水圧を減圧する。ここで、一般に計測回数を重ねるにつれてＡＥが発生しにくくなるので、後の計測では前の計測よりも負荷する水圧を高圧にしていく。具体的には、図６に示すように、第２回目の計測では第１回目の計測よりも高圧の水圧を負荷し、第３回目の計測では第２回目の計測よりも高圧の水圧を負荷する。なお、第３回目の計測では水圧試験も合わせて行うので、鋳鉄管Ｐ内の水圧を６ＭＰａまで加圧し、その水圧のまま５秒間保持する。ここで、６ＭＰａの負荷水圧および５秒間の保持時間は、「ＪＩＳ Ｇ ５５２６ ダクタイル鋳鉄管」および「ＪＷＷＡ Ｇ １１３ 水道用ダクタイル鋳鉄管」での呼び径７５〜２５０に関する記載にあるように、公的規格として定められたものである。また、第３回目の計測では、全計測回数Ｊは３で現在の計測回数ｊと一致し（Ｓｔｅｐ４）、次（第４回目）の計測を行わないことから、図６に示すように、鋳鉄管Ｐの減圧では排水まで行い、鋳鉄管Ｐ内の水を全て排出する。
【００３１】
ここで、図７でのＳｔｅｐ３と図５の関係を説明する。図７のＳｔｅｐ３においてＡＥ発生位置Ｎを位置情報データに変換する際に、演算部４０では、判断点でのＡＥの大きさ［ｄＢ］に当該ＡＥの検出時間［ｓ］を乗じたＡＥのエネルギー［ｄＢｓ］を算出する。そして、図５の（ａ）は、第１回目の計測で各判断点におけるＡＥのエネルギーを表したグラフであり、図５の（ｂ）は第２回目の計測、図５の（ｃ）は第３回目の計測でのＡＥのエネルギーのグラフである。
【００３２】
その後、演算装置１０では、図７でのＳｔｅｐ６に示すように、第１回目の計測（ｊ＝１）での第１の判断点（ｍ＝１）における位置情報データ、すなわちＥ（１，１）を抽出する。そして、このＥ（１，１）でＡＥ発生有りと判断されていれば（Ｓｔｅｐ７）、すなわち、図５の（ａ）における第１の判断点に対応する位置でＡＥのエネルギーが有れば、Ｓｔｅｐ８に示すように、記憶部６５におけるＲ（１）の左から第１番目の桁に［１］が格納される（ＢｉｔＳｅｔ）。一方、このＥ（１，１）でＡＥ発生有りと判断されていなければ、すなわち、図５の（ａ）における第１の判断点に対応する位置でＡＥのエネルギーが無ければ、Ｓｔｅｐ９に示すように、記憶部６５におけるＲ（１）の左から第１番目の桁に［０］が格納される（ＢｉｔＲｅｓｅｔ）。このようにして、ＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを第１の判断点から第ｍの判断点まで繰り返す（Ｓｔｅｐ１１）。そして、全ての判断点でＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行えば、つまり、全判断点数をＭとしてｍ≧Ｍとなれば（Ｓｔｅｐ１０）、次は第２回目の計測（ｊ＝２）において（Ｓｔｅｐ１３）、全ての判断点でＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行い、記憶部６５にＲ（２）として記憶する。その後、同様にして第３回目の計測（ｊ＝３）における全ての判断点でＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行い、記憶部６５にＲ（３）として記憶する。ここで、ｊは３であり、全計測回数Ｊと一致することから（Ｓｔｅｐ１２）、欠陥検出部６０による演算は、図７に示すＳｔｅｐ７〜Ｓｔｅｐ１３のループを抜ける。
【００３３】
次に、判定部６７では、図８でのＳｔｅｐ１４に示すように、記憶部６５で記憶された３つの２進数データＲ（１）〜Ｒ（３）を各桁で比較し、これら２進数データで共通して［１］となる桁があればＲＥＳＵＬＴ＝１とし、共通して［１］となる桁がなければＲＥＳＵＬＴ＝０とする。そして、ＲＥＳＵＬＴ＝０であれば（Ｓｔｅｐ１５）鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが無い旨を表示装置７０に表示し（Ｓｔｅｐ１６）、ＲＥＳＵＬＴ＝０でなければ（Ｓｔｅｐ１７）鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが有る旨およびその欠陥ｎの位置を表示装置７０に表示する。図５で説明すると、破線の記載を、図５の（ａ）〜（ｃ）で共通してＡＥの発生エネルギーが有る位置、すなわち鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷〜ＡＥ発生位置の特定を行う工程を３回（複数回）繰り返して当該３回で重複したＡＥ発生位置、に行っており、この破線の記載箇所が欠陥ｎの位置に該当する。なお、図５における破線の記載箇所以外は、（ａ）〜（ｃ）でＡＥ発生位置（ＡＥの発生エネルギーが有る位置）が共通しておらず、欠陥ｎの無い位置である。このように、計測を３回（複数回）繰り返すことで、鋳鉄管Ｐの欠陥ｎ以外の原因から発生して検出されたＡＥに基づいて当該鋳鉄管Ｐに欠陥ｎがあると誤認することを防止する。詳細に説明すると、ＡＥは、欠陥ｎを原因とするものであれば常に同じ位置から発生するが、気泡のつぶれなど欠陥ｎ以外を原因とするものであれば偶然に発生するので、計測を３回（複数回）繰り返し、続けて発生したＡＥの発生位置に欠陥ｎが有ると判定することで、偶然に発生するＡＥ（すなわち欠陥ｎ以外を原因とするもの）の発生位置に欠陥ｎがあると誤認することを防止でき、検査精度が向上する。
【００３４】
そして、検査員は、表示装置７０による表示から、鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無および当該欠陥ｎの位置を知り、欠陥ｎの無い鋳鉄管Ｐを健全品として判別する。一方、検査員は、欠陥ｎのある鋳鉄管Ｐを欠陥品として判別するが、この欠陥ｎの位置は鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿った位置であるため、円周方向に沿った位置については、検査員が調べる必要がある。
【００３５】
以下に、欠陥品の鋳鉄管および健全品の鋳鉄管に対して、上述した欠陥検査装置を使用した検査を試験的に行った。
この試験条件と結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
表２に示した上記試験では、呼び径、中摺（管の内面への粉体塗装のための下地処理）の有無に関係なく、全ての欠陥品の鋳鉄管から欠陥が検知され、健全品の鋳鉄管からは欠陥が検知されなかった。
【００３７】
このように、ＡＥ信号を用いて演算装置により鋳鉄管の欠陥の有無を検知するため、人的なミスを防止でき、さらに、欠陥以外を誤検知することなく、目視や渦流探傷で検知できない内面欠陥をも確実に検知することができる。
【００３８】
また、一般に行われている水圧試験の工程を利用することができる検査方法であるから、水圧試験の工程と合わせることで、検査工程を大幅に増やすことなくＡＥにより鋳鉄管の欠陥を検知することができる。
【００３９】
ところで、上記実施例での第１回目および第２回目の計測における減圧では、鋳鉄管Ｐ内の水圧を１ＭＰａとしたが、この水圧に限定されるものではなく、図９（ａ）に示すように、ＡＥの発生が収まる程度までの減圧であればよい。また、特に減圧せず、図９（ｂ）に示すような水圧変化でもよい。これらの検査方法では、上記実施例で示した検査方法よりも、検査時間を短縮することができる。
【００４０】
また、上記実施例では、計測を重ねるにつれて負荷する水圧を高圧にしていったが、図９（ｃ）に示すように、負荷する水圧を一定にしてもよい。
さらに、上記実施例では、第３回目の計測で水圧試験を行ったが、第１回目または第２回目の計測で水圧試験を行ってもよく、また本検査において水圧試験を合わせて行わなくてもよい。
【００４１】
また、上記実施例では、鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷、ＡＥの検出およびＡＥ発生位置の特定を行う一連の工程を３回繰り返したが、この回数（３回）に限定されるものではなく、検査精度を下げないためにも、複数回であればよい。
【００４２】
また、ＡＥセンサ１，２，３の数を３つとして説明したが、複数であれば、鋳鉄管Ｐの長さに応じて増減してもよい。鋳鉄管が長くてもＡＥセンサの数を増やせば、ＡＥがＡＥセンサに到達するまでの距離が長くならず、ＡＥ検出の精度を向上させることができる。
【００４３】
また、上記実施例では、ＡＥの発生のために鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷したが、水圧に限定されるものではなく、鋳鉄管Ｐの軸心方向への圧縮力など、他に応力を発生させるものであってもよい。なお、検査対象は必ずしも鋳鉄管である必要はなく、他の管であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
Ｐ 鋳鉄管
Ｌ 蓋
Ｎ ＡＥ発生位置
ｎ 欠陥
Ｊ 全計測回数
Ｍ 全判断点数
Ｅ 位置情報データ
Ｒ ２進数データ
１，２，３ ＡＥセンサ
５ 欠陥検査装置
７ ポンプ
１０ 演算装置
５０ 発生位置特定部
６０ 欠陥検出部
７０ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の欠陥検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道やガスの輸送用に用いられる管は、工場での製造後に様々な検査が行われ、これらの検査に合格した製品が完成品となる。そして、このような検査には、製品のより高い品質を保証するためにも、精度の高い検査装置の導入が望まれている。
【０００３】
従来からの検査としては、管の内部に水圧を負荷して外部への漏水の有無を目視により確認する水圧試験（公的規格で定められた試験、非特許文献１、２および３参照）がある。また、外観検査としては、目視により確認する方法や管の一部に渦電流を流して発生する電磁誘導の変化から探傷を行う渦流探傷がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＪＩＳ Ｇ ５５２６ ダクタイル鋳鉄管」、日本規格協会、１９９８年１１月２０日改正、ｐ．６−７
【非特許文献２】「ＪＷＷＡ Ｇ １１３ 水道用ダクタイル鋳鉄管」、日本水道協会、２００５年１１月１８日改正
【非特許文献３】「ダクタイル管路のてびき ＪＤＰＡ Ｔ ２６」、日本ダクタイル鉄管協会、２００６年９月、ｐ．２７−２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の水圧試験において、漏水を目視によって確認する方法では、人的ミスによる見逃しの危険性を排除できない。また、目視や渦流探傷による外観検査では、管の外表面に現れない欠陥までは検知することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、漏水確認をより確実に行うとともに、従来の外観検査では見つけにくかった欠陥をも検知することができる管の欠陥検査装置および検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、管の欠陥の有無を検知する管の欠陥検査装置であって、管に応力を負荷してアコースティックエミッションを発生させる応力負荷手段と、管の軸心方向に複数配置されて上記アコースティックエミッションを検出する検出手段と、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定する発生位置特定手段とを有し、上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断する欠陥検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の欠陥検査装置において、応力負荷手段は、管の内部に水圧を負荷するものであることを特徴とする。
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の欠陥検査装置において、発生位置特定手段は、アコースティックエミッションを検出した検出手段が発信する信号から所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、フィルタ部を通過した信号に基づいて当該アコースティックエミッションの発生位置を算出する演算部とを有することを特徴とする。
【０００９】
一方、請求項４記載の発明は、管の欠陥検査方法であって、管への応力の負荷によりアコースティックエミッションを発生させ、管の軸心方向に複数配置された検出手段で上記アコースティックエミッションを検出し、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定し、上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項４に記載の欠陥検査方法において、管への応力の負荷は、管の内部への水圧の負荷であることを特徴とする。
さらに、請求項６記載の発明は、請求項５に記載の欠陥検査方法において、管の内部への水圧の負荷を行ったときに、同時に管の外部へのにじみ漏水を検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
アコースティックエミッションの発生位置を発生位置特定手段で複数回特定し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置に基づいて管の欠陥の有無を検知するため、人的なミスを防止でき、さらに、欠陥以外を誤検知することなく、目視や渦流探傷で検知できない欠陥も確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における管の欠陥検査装置の概略図である。
【図２】同欠陥検査装置で管の欠陥から発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出する状態を示した一部切欠拡大図である。
【図３】同欠陥検査装置の演算装置を示すブロック図である。
【図４】（ａ）はＡＥセンサによりＡＥの検出を示すグラフであり、（ｂ）はＡＥ発生位置を算出する式を説明するための図である。
【図５】鋳鉄管の各判断点におけるＡＥのエネルギーを示すグラフであり、（ａ）が第１回目の計測時、（ｂ）が第２回目の計測時、（ｃ）が第３回目の計測時である。
【図６】同欠陥検査装置での検査における管内の水圧変化を示すグラフである。
【図７】同欠陥検査装置による検査方法を説明するためのフローチャート（前半）である。
【図８】同欠陥検査装置による検査方法を説明するためのフローチャート（後半）である。
【図９】同欠陥検査装置での検査の変形例における管内の水圧変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
次に、この発明の実施の形態に係る管の欠陥検査装置および検査方法について、図面を参照しながら、具体的に示した実施例に基づき詳細に説明する。この欠陥検査装置は、検査対象となる鋳鉄管の内部に水圧を負荷することで、鋳鉄管が有する欠陥（具体的には後に表１で示す）、その他を原因とするアコースティックエミッション（以下、ＡＥという）を発生させるとともに検出し、鋳鉄管の欠陥の有無を検知するものである。水道用に用いられる管には、管の内部に水圧を負荷して外部への漏水の有無を目視により確認する水圧試験（公的規格で定められた試験）を実施するが、本欠陥検査装置はこの試験における管内部への水圧負荷工程を利用することができる。なお、鋳鉄管の製造工程で生ずる欠陥を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
図１および２に示すように、この欠陥検査装置５は、検査対象となる鋳鉄管Ｐ（水圧負荷の工程では両端を蓋Ｌで密閉する）の内部に水圧を負荷するポンプ（応力負荷手段の一例である）７と、内部に水圧が負荷された鋳鉄管Ｐから発生するＡＥを検出するために鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿って互いに間隔をおいて配置された３つのＡＥセンサ（検出手段の一例である）１，２，３と、これらＡＥセンサ１，２，３に電気的に接続されて鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無および当該欠陥ｎの推定位置を求める演算装置１０と、この演算装置１０による結果を表示する表示装置７０とから構成される。
【００１６】
図３に示すように、この演算装置１０は、ＡＥの発生位置を特定する発生位置特定部（発生位置特定手段の一例である）５０と、この発生位置特定部５０で特定したＡＥの発生位置に基づいて鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無および当該欠陥ｎの推定位置を求める欠陥検出部（欠陥検出手段の一例である）６０とから構成される。
【００１７】
この発生位置特定部５０は、ＡＥを検出した各ＡＥセンサ１，２，３がそれぞれ発信する信号（以下、ＡＥ信号という）を増幅させる第１アンプ部１１、第２アンプ部１２および第３アンプ部１３と、明らかに鋳鉄管Ｐの欠陥ｎを原因としないＡＥ信号を除去するために２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯域のみの周波数成分を通過させる第１フィルタ部２１、第２フィルタ部２２および第３フィルタ部２３と、コンパレータなどにより構成されるとともに各フィルタ部２１，２２，２３を通過したＡＥ信号としきい値を比較して欠陥には至らない微小な傷を欠陥と誤認することを防止する第１比較部３１、第２比較部３２および第３比較部３３と、各比較部３１，３２，３３で上記ＡＥ信号がしきい値を超えた際の各時刻を内蔵するタイマー回路（図示しない）によりそれぞれ演算する演算部４０とを有する。また、この演算部４０では、上記のように演算された各時刻に基づいて、ＡＥの発生位置を算出する。具体的には、図４（ａ）に示すように、上記比較部３１，３２，３３でしきい値を超えたＡＥ信号に対応するＡＥがその発生位置から最も近いＡＥセンサに到達した時刻をｔ１［ｍｓ］、次に近いＡＥセンサに到達した時刻をｔ２［ｍｓ］、これら時刻の差であるｔ２−ｔ１をΔｔ［ｍｓ］とし、図４（ｂ）に示すように、これらＡＥセンサ間の距離をＤ［ｍｍ］、これらＡＥセンサの中間位置からＡＥ発生位置Ｎまでの距離をＫ［ｍｍ］とした場合、音速Ｃ［ｍｍ／ｍｓ］を用いて下記の式（１）によりＫが求められる。
【００１８】
Ｋ＝Δｔ・Ｃ／２ ・・・（１）
ここで、図２では、欠陥をｎで表したが、ＡＥは欠陥ｎ以外も原因として発生するので、ＡＥ発生位置はＮで表す。なお、ＡＥ発生位置Ｎは、便宜上、管の軸心方向に沿った位置であり、円周方向に沿った位置までを特定したものではない。また、ＡＥ発生位置Ｎに最も近いＡＥセンサからＡＥ発生位置Ｎまでの距離Ｓは、下記の式（２）により求められる。
【００１９】
Ｓ＝Ｄ／２−Ｋ ・・・（２）
このようにしてＡＥ発生位置Ｎを算出するが、通常、ＡＥ発生位置Ｎは複数存在するため、さらに演算部４０では、算出した複数のＡＥ発生位置Ｎを、鋳鉄管Ｐを軸心方向で等分した各点（以下、判断点という）でのＡＥ発生の有無の情報である位置情報データに変換する。また、演算部４０では、図５に示すように、位置情報データとして、判断点におけるＡＥ発生の有無だけでなく、発生したＡＥのエネルギーも算出する。
【００２０】
一方、図３において欠陥検出部６０は、上記演算部４０で算出した全判断点における位置情報データを２進数データに変換して記憶する記憶部６５と、当該２進数データに基づいて鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無を判定するとともに欠陥ｎの推定位置を算出する判定部６７とから構成される。
【００２１】
この記憶部６５は、全判断点の数Ｍと同じ桁数の２進数データを作成し、各位置情報データに基づいて、この２進数データにＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行うものである。具体的には、記憶部６５は、作成したＭ桁の２進数データにおいて、ＡＥ発生位置Ｎに対応する判断点での桁に［１］を格納するとともに（ＢｉｔＳｅｔ）、ＡＥ発生位置Ｎに対応しない判断点での桁に［０］を格納し（ＢｉｔＲｅｓｅｔ）、当該２進数データＲを配列として記憶するものである。例えば、検査対象である鋳鉄管Ｐを９等分し（全判断点の数Ｍは、等分された数である９に１を加えた１０となる）、第１回目の計測で、第１，２，７，９の判断点でＡＥが発生した場合、記憶部６５で作成される２進数データＲは１０桁であり、この２進数データＲには左から第１，２，７，９番目の桁に［１］が格納されるとともに、他の桁に［０］が格納されて、
Ｒ（１）＝１１００００１０１０
が記憶部６５で記憶される。詳しく説明すると、記憶部６５で記憶される２進数データＲ（ｊ）は、第１回目の計測ではｊ＝１であるから、Ｒ（１）である。そして、Ｒ（１）は、全判断点の数Ｍ（この例ではＭ＝１０）だけ桁数を有し、この例では１０桁の２進数、すなわち１０個の数字（０または１）から構成される。ここで、桁は、鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿った位置を表し、その桁の数値は、ＡＥ発生の有無を表す。つまり、ある桁の数値が［１］であれば、その桁に対応する判断点の位置でＡＥの発生が有ることを意味し、［０］であれば、その桁に対応する判断点の位置でＡＥの発生が無いことを意味する。したがって、上記の例のＲ（１）では、左から第１，２番目の桁の数値は［１］であるため、第１，２の判断点ではＡＥ発生有りを意味し、左から第３〜６番目の桁の数値は［０］であるため、第３〜６の判断点ではＡＥ発生無しを意味する。同様に、左から第７番目の桁の数値は［１］であるため第７の判断点ではＡＥ発生有り、左から第８番目の桁の数値は［０］であるため第８の判断点ではＡＥ発生無しを意味し、また同様にして、第９の判断点ではＡＥ発生有り、第１０の判断点ではＡＥ発生無しを意味する。
【００２２】
次に、第２回目のＡＥの計測（ｊ＝２）では、例えば第３，６，７の判断点でＡＥが発生した場合、記憶部６５で記憶される２進数データＲも、同様にして、左から第３，６，７番目の桁に［１］が、その他の桁に［０］が格納されて、
Ｒ（２）＝００１００１１０００
となる。さらに、第３回目のＡＥの計測（ｊ＝３）では、例えば第１，４，５，７，９の判断点でＡＥが発生した場合、記憶部６５で記憶される２進数データＲも、同様にして、左から第１，４，５，７，９番目の桁に［１］が、その他の桁に［０］が格納されて、
Ｒ（３）＝１００１１０１０１０
となる。このように、記憶部６５ではＡＥの計測回数Ｊだけ複数の２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）が配列として記憶される。
【００２３】
一方、判定部６７では、記憶部６５で記憶された複数の２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）を各桁で比較し、各２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）で共通して［１］となる桁があれば、鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが有る旨およびその桁に対応する判断点を表示装置７０に表示し、２進数データＲ（１）〜Ｒ（Ｊ）で共通して［１］となる桁がなければ、鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが無い旨を表示装置７０に表示するものである。なぜなら、ＡＥの発生は、欠陥ｎのみを原因とせず、例えば気泡のつぶれなど欠陥ｎ以外も原因となるが、欠陥ｎを原因とするＡＥは常に同じ位置から発生するとともに、欠陥ｎ以外を原因とするＡＥは偶然に発生するので、Ｊ回続けてＡＥが発生した位置に欠陥ｎが有ると判定することにより、欠陥ｎ以外を原因とするＡＥの発生位置に欠陥ｎがあると誤認することを防止できるからである。
【００２４】
また判定部６７では、上述の例であれば、Ｒ（１）〜Ｒ（３）において、左から第１番目の桁は、Ｒ（１）では［１］、Ｒ（２）では［０］、Ｒ（３）では［１］であり、共通して［１］ではなく、第１の判断点には欠陥ｎが無いと判定される。しかし、同様にして、左から第２番目の桁、第３番目の桁・・・と、第１０番目の桁まで比較していくと、第７番目の桁は、Ｒ（１）では［１］、Ｒ（２）では［１］、Ｒ（３）では［１］であるので、共通して［１］となり、第７の判断点には欠陥ｎが有ると判定される。一方、第７番目の桁以外では、Ｒ（１）〜Ｒ（３）で共通して［１］とならないので、欠陥ｎは第７の判断点のみに有る。したがって、表示装置７０には、鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが有る旨、およびその欠陥ｎの位置は第７の判断点であることが表示される。
【００２５】
次に、鋳鉄管Ｐに上記欠陥検査装置５を用いた検査方法について説明する。この検査方法では、鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷〜ＡＥ発生位置Ｎの特定までの工程（すなわち計測である）をＪ回繰り返すが、この全計測回数Ｊが少なければ、検査精度が下がって欠陥ｎが無い鋳鉄管Ｐを欠陥品と判断するおそれがある一方、全計測回数Ｊが多ければ、検査に時間を要することになる。したがって、図７のＳｔｅｐ１に示すように、全計測回数Ｊは３回が適当である。
【００２６】
まず、図１に示すように、３つのＡＥセンサ１，２，３を、鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿って互いに間隔をおいて配置し、鋳鉄管Ｐの両端を蓋Ｌで密閉する。次に、一方の蓋Ｌの開口（図示しない）からポンプ７により鋳鉄管Ｐ内に水を注入し、蓋Ｌの上部に設けられた空気抜き弁（図示しない）により、鋳鉄管Ｐから空気が排出される。そして、鋳鉄管Ｐ内が満水になれば、空気抜き弁を閉じる。なお、鋳鉄管Ｐ内の空気は完全に排出されず、小さな気泡となって鋳鉄管Ｐ内に残留することもある。その後、さらにポンプ７で加圧して鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷する。この水圧変化によって、鋳鉄管Ｐの欠陥ｎおよびその他の原因（残留した気泡など）によりＡＥが発生し、ＡＥセンサ１，２，３で検出される。
【００２７】
これらＡＥを検出した各ＡＥセンサ１，２，３から発信された各ＡＥ信号は、各アンプ部１１，１２，１３で増幅されるとともに、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯域のみの周波数成分が各フィルタ部２１，２２，２３を通過し、明らかに鋳鉄管Ｐの欠陥ｎを原因としないものは除去される。そして、比較部３１，３２，３３では、微小な傷などを欠陥と誤認しないために、フィルタ部２１，２２，２３を通過したＡＥ信号としきい値が比較される。また、演算部４０では、当該ＡＥ信号がしきい値を超えた時刻を演算し、ＡＥ信号がしきい値を超えた時刻に基づいて、上記式（１）および（２）により、ＡＥ発生位置Ｎを特定する。図７では、上述した鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷〜ＡＥ発生位置Ｎを特定する工程までを「計測」（Ｓｔｅｐ２）として示す。
【００２８】
また、演算部４０では、図７のＳｔｅｐ３に示すように、ＡＥ発生位置Ｎを、判断点でのＡＥ発生の有無の情報である位置情報データに変換する。具体的には、第ｊ回目の計測において、ＡＥ発生位置Ｎに対応する判断点が第ｍの判断点であるとすれば、Ｅ（ｊ，ｍ）にてＡＥ発生有り、と変換される。その後、図６に示すように、鋳鉄管Ｐ内の水圧をＡＥの発生が収まる程度（例えば１ＭＰａ）まで減圧する。なお、後述するが、Ｅ（ｊ，ｍ）でのＡＥ発生の有無は（図７でのＳｔｅｐ７）、判定部６７においてＲ（ｊ）のＢｉｔＳｅｔ（Ｓｔｅｐ８）またはＢｉｔＲｅｓｅｔ（Ｓｔｅｐ９）に用いられる。
【００２９】
ここで、図７でのＳｔｅｐ４において、現在の計測回数ｊは１であるとともに、全計測回数Ｊは３であるから、ｊ≧Ｊを満たさず、Ｓｔｅｐ５で現在の計測回数ｊは１が加えられて２となり、第２回目（ｊ＝２）の計測を開始する（Ｓｔｅｐ２）。
【００３０】
そして、第２回目（ｊ＝２）の計測、第３回目（ｊ＝３）の計測を行っていくが、上述した第１回目の計測と同様に、鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷してＡＥの検出〜位置情報データへの変換を行い、鋳鉄管Ｐ内の水圧を減圧する。ここで、一般に計測回数を重ねるにつれてＡＥが発生しにくくなるので、後の計測では前の計測よりも負荷する水圧を高圧にしていく。具体的には、図６に示すように、第２回目の計測では第１回目の計測よりも高圧の水圧を負荷し、第３回目の計測では第２回目の計測よりも高圧の水圧を負荷する。なお、第３回目の計測では水圧試験も合わせて行うので、鋳鉄管Ｐ内の水圧を６ＭＰａまで加圧し、その水圧のまま５秒間保持する。ここで、６ＭＰａの負荷水圧および５秒間の保持時間は、「ＪＩＳ Ｇ ５５２６ ダクタイル鋳鉄管」および「ＪＷＷＡ Ｇ １１３ 水道用ダクタイル鋳鉄管」での呼び径７５〜２５０に関する記載にあるように、公的規格として定められたものである。また、第３回目の計測では、全計測回数Ｊは３で現在の計測回数ｊと一致し（Ｓｔｅｐ４）、次（第４回目）の計測を行わないことから、図６に示すように、鋳鉄管Ｐの減圧では排水まで行い、鋳鉄管Ｐ内の水を全て排出する。
【００３１】
ここで、図７でのＳｔｅｐ３と図５の関係を説明する。図７のＳｔｅｐ３においてＡＥ発生位置Ｎを位置情報データに変換する際に、演算部４０では、判断点でのＡＥの大きさ［ｄＢ］に当該ＡＥの検出時間［ｓ］を乗じたＡＥのエネルギー［ｄＢｓ］を算出する。そして、図５の（ａ）は、第１回目の計測で各判断点におけるＡＥのエネルギーを表したグラフであり、図５の（ｂ）は第２回目の計測、図５の（ｃ）は第３回目の計測でのＡＥのエネルギーのグラフである。
【００３２】
その後、演算装置１０では、図７でのＳｔｅｐ６に示すように、第１回目の計測（ｊ＝１）での第１の判断点（ｍ＝１）における位置情報データ、すなわちＥ（１，１）を抽出する。そして、このＥ（１，１）でＡＥ発生有りと判断されていれば（Ｓｔｅｐ７）、すなわち、図５の（ａ）における第１の判断点に対応する位置でＡＥのエネルギーが有れば、Ｓｔｅｐ８に示すように、記憶部６５におけるＲ（１）の左から第１番目の桁に［１］が格納される（ＢｉｔＳｅｔ）。一方、このＥ（１，１）でＡＥ発生有りと判断されていなければ、すなわち、図５の（ａ）における第１の判断点に対応する位置でＡＥのエネルギーが無ければ、Ｓｔｅｐ９に示すように、記憶部６５におけるＲ（１）の左から第１番目の桁に［０］が格納される（ＢｉｔＲｅｓｅｔ）。このようにして、ＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを第１の判断点から第ｍの判断点まで繰り返す（Ｓｔｅｐ１１）。そして、全ての判断点でＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行えば、つまり、全判断点数をＭとしてｍ≧Ｍとなれば（Ｓｔｅｐ１０）、次は第２回目の計測（ｊ＝２）において（Ｓｔｅｐ１３）、全ての判断点でＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行い、記憶部６５にＲ（２）として記憶する。その後、同様にして第３回目の計測（ｊ＝３）における全ての判断点でＢｉｔＳｅｔまたはＢｉｔＲｅｓｅｔを行い、記憶部６５にＲ（３）として記憶する。ここで、ｊは３であり、全計測回数Ｊと一致することから（Ｓｔｅｐ１２）、欠陥検出部６０による演算は、図７に示すＳｔｅｐ７〜Ｓｔｅｐ１３のループを抜ける。
【００３３】
次に、判定部６７では、図８でのＳｔｅｐ１４に示すように、記憶部６５で記憶された３つの２進数データＲ（１）〜Ｒ（３）を各桁で比較し、これら２進数データで共通して［１］となる桁があればＲＥＳＵＬＴ＝１とし、共通して［１］となる桁がなければＲＥＳＵＬＴ＝０とする。そして、ＲＥＳＵＬＴ＝０であれば（Ｓｔｅｐ１５）鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが無い旨を表示装置７０に表示し（Ｓｔｅｐ１６）、ＲＥＳＵＬＴ＝０でなければ（Ｓｔｅｐ１７）鋳鉄管Ｐに欠陥ｎが有る旨およびその欠陥ｎの位置を表示装置７０に表示する。図５で説明すると、破線の記載を、図５の（ａ）〜（ｃ）で共通してＡＥの発生エネルギーが有る位置、すなわち鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷〜ＡＥ発生位置の特定を行う工程を３回（複数回）繰り返して当該３回で重複したＡＥ発生位置、に行っており、この破線の記載箇所が欠陥ｎの位置に該当する。なお、図５における破線の記載箇所以外は、（ａ）〜（ｃ）でＡＥ発生位置（ＡＥの発生エネルギーが有る位置）が共通しておらず、欠陥ｎの無い位置である。このように、計測を３回（複数回）繰り返すことで、鋳鉄管Ｐの欠陥ｎ以外の原因から発生して検出されたＡＥに基づいて当該鋳鉄管Ｐに欠陥ｎがあると誤認することを防止する。詳細に説明すると、ＡＥは、欠陥ｎを原因とするものであれば常に同じ位置から発生するが、気泡のつぶれなど欠陥ｎ以外を原因とするものであれば偶然に発生するので、計測を３回（複数回）繰り返し、続けて発生したＡＥの発生位置に欠陥ｎが有ると判定することで、偶然に発生するＡＥ（すなわち欠陥ｎ以外を原因とするもの）の発生位置に欠陥ｎがあると誤認することを防止でき、検査精度が向上する。
【００３４】
そして、検査員は、表示装置７０による表示から、鋳鉄管Ｐの欠陥ｎの有無および当該欠陥ｎの位置を知り、欠陥ｎの無い鋳鉄管Ｐを健全品として判別する。一方、検査員は、欠陥ｎのある鋳鉄管Ｐを欠陥品として判別するが、この欠陥ｎの位置は鋳鉄管Ｐの軸心方向に沿った位置であるため、円周方向に沿った位置については、検査員が調べる必要がある。
【００３５】
以下に、欠陥品の鋳鉄管および健全品の鋳鉄管に対して、上述した欠陥検査装置を使用した検査を試験的に行った。
この試験条件と結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
表２に示した上記試験では、呼び径、中摺（管の内面への粉体塗装のための下地処理）の有無に関係なく、全ての欠陥品の鋳鉄管から欠陥が検知され、健全品の鋳鉄管からは欠陥が検知されなかった。
【００３７】
このように、ＡＥ信号を用いて演算装置により鋳鉄管の欠陥の有無を検知するため、人的なミスを防止でき、さらに、欠陥以外を誤検知することなく、目視や渦流探傷で検知できない内面欠陥をも確実に検知することができる。
【００３８】
また、一般に行われている水圧試験の工程を利用することができる検査方法であるから、水圧試験の工程と合わせることで、検査工程を大幅に増やすことなくＡＥにより鋳鉄管の欠陥を検知することができる。
【００３９】
ところで、上記実施例での第１回目および第２回目の計測における減圧では、鋳鉄管Ｐ内の水圧を１ＭＰａとしたが、この水圧に限定されるものではなく、図９（ａ）に示すように、ＡＥの発生が収まる程度までの減圧であればよい。また、特に減圧せず、図９（ｂ）に示すような水圧変化でもよい。これらの検査方法では、上記実施例で示した検査方法よりも、検査時間を短縮することができる。
【００４０】
また、上記実施例では、計測を重ねるにつれて負荷する水圧を高圧にしていったが、図９（ｃ）に示すように、負荷する水圧を一定にしてもよい。
さらに、上記実施例では、第３回目の計測で水圧試験を行ったが、第１回目または第２回目の計測で水圧試験を行ってもよく、また本検査において水圧試験を合わせて行わなくてもよい。
【００４１】
また、上記実施例では、鋳鉄管Ｐの内部への水圧の負荷、ＡＥの検出およびＡＥ発生位置の特定を行う一連の工程を３回繰り返したが、この回数（３回）に限定されるものではなく、検査精度を下げないためにも、複数回であればよい。
【００４２】
また、ＡＥセンサ１，２，３の数を３つとして説明したが、複数であれば、鋳鉄管Ｐの長さに応じて増減してもよい。鋳鉄管が長くてもＡＥセンサの数を増やせば、ＡＥがＡＥセンサに到達するまでの距離が長くならず、ＡＥ検出の精度を向上させることができる。
【００４３】
また、上記実施例では、ＡＥの発生のために鋳鉄管Ｐの内部に水圧を負荷したが、水圧に限定されるものではなく、鋳鉄管Ｐの軸心方向への圧縮力など、他に応力を発生させるものであってもよい。なお、検査対象は必ずしも鋳鉄管である必要はなく、他の管であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
Ｐ 鋳鉄管
Ｌ 蓋
Ｎ ＡＥ発生位置
ｎ 欠陥
Ｊ 全計測回数
Ｍ 全判断点数
Ｅ 位置情報データ
Ｒ ２進数データ
１，２，３ ＡＥセンサ
５ 欠陥検査装置
７ ポンプ
１０ 演算装置
５０ 発生位置特定部
６０ 欠陥検出部
７０ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の欠陥の有無を検知する管の欠陥検査装置であって、
管に応力を負荷してアコースティックエミッションを発生させる応力負荷手段と、管の軸心方向に複数配置されて上記アコースティックエミッションを検出する検出手段と、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定する発生位置特定手段とを有し、
上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断する欠陥検出手段を備えたことを特徴とする管の欠陥検査装置。
【請求項２】
応力負荷手段は、管の内部に水圧を負荷するものであることを特徴とする請求項１に記載の管の欠陥検査装置。
【請求項３】
発生位置特定手段は、アコースティックエミッションを検出した検出手段が発信する信号から所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、フィルタ部を通過した信号に基づいて当該アコースティックエミッションの発生位置を算出する演算部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の管の欠陥検査装置。
【請求項４】
管への応力の負荷によりアコースティックエミッションを発生させ、管の軸心方向に複数配置された検出手段で上記アコースティックエミッションを検出し、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定し、
上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断することを特徴とする管の欠陥検査方法。
【請求項５】
管への応力の負荷は、管の内部への水圧の負荷であることを特徴とする請求項４に記載の管の欠陥検査方法。
【請求項６】
管の内部への水圧の負荷を行ったときに、同時に管の外部へのにじみ漏水を検査することを特徴とする請求項５に記載の管の欠陥検査方法。
【請求項１】
管の欠陥の有無を検知する管の欠陥検査装置であって、
管に応力を負荷してアコースティックエミッションを発生させる応力負荷手段と、管の軸心方向に複数配置されて上記アコースティックエミッションを検出する検出手段と、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定する発生位置特定手段とを有し、
上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断する欠陥検出手段を備えたことを特徴とする管の欠陥検査装置。
【請求項２】
応力負荷手段は、管の内部に水圧を負荷するものであることを特徴とする請求項１に記載の管の欠陥検査装置。
【請求項３】
発生位置特定手段は、アコースティックエミッションを検出した検出手段が発信する信号から所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、フィルタ部を通過した信号に基づいて当該アコースティックエミッションの発生位置を算出する演算部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の管の欠陥検査装置。
【請求項４】
管への応力の負荷によりアコースティックエミッションを発生させ、管の軸心方向に複数配置された検出手段で上記アコースティックエミッションを検出し、各検出手段にてアコースティックエミッションを検出した時刻の差から当該アコースティックエミッションの発生位置を特定し、
上記管への応力の負荷、アコースティックエミッションの検出および当該アコースティックエミッションの発生位置の特定を行う一連の工程を複数回繰り返し、特定されたアコースティックエミッションの発生位置が当該複数回で重複すれば、この重複したアコースティックエミッションの発生位置に欠陥が有ると判断することを特徴とする管の欠陥検査方法。
【請求項５】
管への応力の負荷は、管の内部への水圧の負荷であることを特徴とする請求項４に記載の管の欠陥検査方法。
【請求項６】
管の内部への水圧の負荷を行ったときに、同時に管の外部へのにじみ漏水を検査することを特徴とする請求項５に記載の管の欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２５０７（Ｐ２０１２−２５０７Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４６２６（Ｐ２０１０−１３４６２６）
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【出願人】（５９４０７８６８５）日本フィジカルアコースティクス株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【出願人】（５９４０７８６８５）日本フィジカルアコースティクス株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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