超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステム
【課題】保温材を取り外す必要なく、被検体の複雑形状部の状態を常時監視する。
【解決手段】被検体の複雑形状部に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して該接着剤に薄膜センサを載せる第一の工程（ステップＰ３）と、薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、センサ信号波形が確認できたら信号強度を計測し、センサ信号波形が確認できなかったら再度第一の工程の処理を行う第二の工程（ステップＰ５）と、薄膜センサと超音波探傷器との接続を解除し、接着剤を硬化させる第三の工程（ステップＰ７）と、薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、センサ信号波形の強度が向上していれば薄膜センサの設置を完了し、センサ信号波形の強度が向上していなければ再度第一の工程の処理を行う第四の工程（ステップＰ９）とにより薄膜センサを被検体の複雑形状部に設置するようにした。
【解決手段】被検体の複雑形状部に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して該接着剤に薄膜センサを載せる第一の工程（ステップＰ３）と、薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、センサ信号波形が確認できたら信号強度を計測し、センサ信号波形が確認できなかったら再度第一の工程の処理を行う第二の工程（ステップＰ５）と、薄膜センサと超音波探傷器との接続を解除し、接着剤を硬化させる第三の工程（ステップＰ７）と、薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、センサ信号波形の強度が向上していれば薄膜センサの設置を完了し、センサ信号波形の強度が向上していなければ再度第一の工程の処理を行う第四の工程（ステップＰ９）とにより薄膜センサを被検体の複雑形状部に設置するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムに関し、特に、原子力プラントの配管における減肉や欠陥などの状態を検査するための超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントの配管においては、内部を流れる高温（〜３００℃程度）の流体により、内壁が減肉されるため、減肉量を定期的に検査する必要がある。この減肉現象は内部流体の流れに変化が起こるＴ字管やエルボ管などの形状変化部、狭隘部（以下、複雑形状部という）で顕著にみられる。減肉量の検査は超音波探傷法（ＵＴ）により行われる。超音波探傷法は、超音波探触子から発生させる超音波を被検査部材に伝達させた際の、被検査部材が示す音響的性質を利用した非破壊試験方法である。超音波探触子は、吸音材及び保護板を貼り付けた振動子を箱に挿入したものなどとされる。
【０００３】
従来、直管に超音波探触子を設置する方法として、接着剤を介して被検体に超音波探触子を設置する方法が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、超音波探触子として圧電素子を利用するものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４７９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のものは直管に超音波探触子を設置する場合には有効であるものの、Ｔ字管やエルボ管の複雑形状部（特に凹面）に超音波探触子を設置する場合、超音波探触子が被検体の曲面に倣わず、正確な測定を行うことが困難になるという問題が考えられた。
【０００６】
また、従来、Ｔ字管やエルボ管の複雑形状部は定期検査ごとに肉厚を測定する方法がとられているが、定期検査ごとに被検体に超音波探触子を設置して肉厚の測定を行う場合、配管保温材を取り外す等の付帯作業によるコストの増加、及び、超音波探触子の設置位置のずれにより測定結果に誤差が生じるおそれがあるなどの問題が考えられた。
【０００７】
このようなことから本発明は、被検体の複雑形状部の状態を常時監視することを可能とした超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステム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】
【０００８】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る超音波探触子の設置方法は、被検体の複雑形状部に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して、該接着剤に、金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る超音波探触子の設置方法は、第１の発明に係る超音波探触子の設置方法において、前記第一の工程に続いて、センサ固定手段により前記薄膜センサを押圧固定する工程を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る超音波探触子の設置方法は、第２の発明に係る超音波探触子の設置方法において、前記センサ固定手段がサマリウムコバルト磁石と緩衝材とであり、前記接着剤に載せた前記薄膜センサを前記緩衝材を介して前記サマリウムコバルト磁石により押圧固定することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第４の発明に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムは、薄膜センサの取り付け位置に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して該接着剤に金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程とにより設置された超音波探触子を用いて前記被検体の複雑形状部の肉厚を常時監視することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明に係る超音波探触子の設置方法によれば、薄膜センサを固定するための大掛かりな装置を用いることなく、薄膜センサを被検体の形状に倣った状態で該被検体に固定することができるため、配管保温材下での施工が可能となり、Ｔ字管やエルボ管の複雑形状部に薄膜状のセンサを常設し，肉厚を監視することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムによれば、超音波探傷法を用いてプラントの配管、容器等の運転期間中モニタリング（常時監視）を行い、減肉やき裂の検査を行うことで、定検時の肉厚計測作業の削減だけでなく、減肉進展予測の精緻化等が見込まれ、高経年化が進むプラントの信頼性向上、メンテナンスの合理化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波探触子の設置例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る超音波探触子の設置の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は本発明の第１の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）の部分断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第２の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図４（ｂ）は図４（ａ）の部分断面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の第３の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）の部分断面図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の第４の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図６（ｂ）は図６（ａ）の部分断面図、図６（ｃ）は超音波探触子の固定部を示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第５の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図７（ｂ）は図７（ａ）の部分断面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の第６の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１及び図２を参照しつつ本発明の一実施形態に係る超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムの詳細を説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムは、Ｔ字管又はエルボ管等の被検体１の複雑形状部１ａに、薄膜センサ２を固定して被検体１の複雑形状部１ａの肉厚を常時監視するものである。
【００１７】
薄膜センサ２としては、可とう性及び耐熱性を有する薄膜状の圧電セラミックスを利用した超音波探触子を用いるものとし、本実施形態に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムにおいては、この薄膜センサ２を耐熱性を有する接着剤（例えば、導電性接着剤、銀ペーストなど）を用いて被検体１に張り付けて固定し、該薄膜センサ２を被検体１上に常設することにより、被検体１の複雑形状部１ａの肉厚を常時監視するようにしている。
【００１８】
なお、本実施形態に係る超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムにおいて、薄膜センサ２は金属薄板と、該金属薄板上に形成された圧電体と、電極とからなるものとし、例えば１０ｍｍ×２０ｍｍの長方形状であり、薄膜センサ２の長辺が複雑形状部１ａの凹状部に倣うように配設されるものとする。
【００１９】
次に、図２を用いて本実施形態に係る超音波探触子の設置方法について説明する。図２に示すように、複雑形状部１ａに薄膜センサ２を固定する場合、まず、センサ動作確認として、薄膜センサ２の信号波形を確認し（ステップＰ１）、被検体準備として、被検体１の表面の汚れ、錆を落とし、必要に応じて紙やすりで研磨する処理を行う（ステップＰ２）。
【００２０】
続いて、予めマーキングを施したセンサ取付位置に耐熱性を有する接着剤を適量塗布し、接着剤に薄膜センサ２を載せる（ステップＰ３）。その後、薄膜センサ２に緩衝材（例えば、耐熱性を有するガラスクロス、耐熱スポンジ等）を当て、緩衝材を介した状態で押圧手段により薄膜センサ２を押圧固定する（ステップＰ４）。なお、押圧手段としては、後述する金属バンド、自己融着テープ、ベルト、ジャケット方式、スポット溶接、磁石直接押圧などが考えられる。
【００２１】
ステップＰ４に続いては、薄膜センサ２を押圧手段により押圧した状態で、薄膜センサ２に超音波探傷器を接続し、センサ信号波形を確認する（ステップＰ５）。確認の結果、被検体１の板厚内での多重反射エコーが確認できたら（ＹＥＳ）、信号強度を計測する（ステップＰ６）。一方、被検体１の板厚内での多重反射エコーが確認できなかったら（ＮＯ）、押圧手段による薄膜センサ２に対する押圧を解除し、薄膜センサ２の設置状態（例えば、薄膜センサ２の位置や傾き、また、接着剤との接触状態（気泡の有無等））を修正してステップＰ４の処理に戻る。
【００２２】
ステップＰ６に続いては、例えば、接着剤が加熱硬化型の接着剤であれば、接着剤を加熱焼成するなど、接着剤の仕様に合わせて接着剤の硬化を行う（ステップＰ７）。なお、加熱焼成を行う場合、加熱方法としてはテープヒーター、ラバーヒーター等を薄膜センサ２の上から巻く方法や、誘導加熱装置などによるものが考えられる。加熱中は、仮の保温材などで加熱効率を落とさないようにすると好適である。また、接着剤としては、加熱硬化型の接着剤の他に、例えば、紫外線硬化型、常温硬化型の接着剤を用いるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００２３】
ステップＰ７に続いては、ステップＰ４と同様に薄膜センサ２の信号波形の確認を行う（ステップＰ８）。確認の結果、被検体の板厚内での多重反射エコーが確認されれば（ＹＥＳ）、ステップＰ９の処理に移る。一方、被検体１の板厚内での多重反射エコーが確認できなければ（ＮＯ）、薄膜センサ２の設置が不十分であるとみなしてステップＰ２に戻り薄膜センサ２の設置をやり直す。
【００２４】
ステップＰ９では、信号強度が加熱前より向上しているか否かを判定する。適切な接触・押圧・加熱が行われていれば信号強度が向上しているはずであり、信号強度が向上していれば（ＹＥＳ）、薄膜センサ２の設置を完了する（ステップＰ１０）。一方、信号強度が向上していなければ（ＮＯ）、接着剤の分布にムラがあったり気孔などの空隙があると考えられるため、薄膜センサ２の設置が不安定であるとみなし、ステップＰ２に戻って薄膜センサ２の設置をやり直す。
以上により、薄膜センサ２を被検体１に固着する処理を行う。
【００２５】
上述した本実施形態に係る超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムによれば、Ｔ字管やエルボ管等の複雑な形状を有する被検体１の狭隘な部分においても三次元的な曲率形状に倣った状態で薄膜センサ２を被検体１に固着することができるため、安定した超音波信号を得ながら複雑形状部１ａにおける肉厚を常時監視することが可能となり、より精密な肉厚の管理が行えるようになる。
【００２６】
また、接着剤が硬化した後は大がかりな治具は必要ないため、接続部を保護する程度の簡易な治具を設けるのみでよく、省スペース化が可能となる。
また、セラミックスと金属とからなる薄膜センサ２は耐熱性を有するため接着剤を硬化させる際の加熱時にも耐えられるうえ、プラント運転時に配管を保温材で覆う際に既存の保温材の下に施工することも可能となる。
【実施例１】
【００２７】
図３を用いて本発明の第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図３に示すサマリウムコバルト磁石１１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としてのサマリウムコバルト磁石１１によって磁性を持つ被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図３（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２に耐熱繊維（例えばガラス繊維など）からなる緩衝材１２を当て、緩衝材１２を介してサマリウムコバルト磁石１１がその磁力により薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００２９】
なお、薄膜センサ２は金属を主とする薄い基板（金属薄板）２ｃ上に圧電体２ｂを形成し、圧電体２ｂ上に上部電極２ａを備えた構成となっている。下部電極は金属薄板２ｃの圧電体２ｂとは反対側に設けられ、上部電極２ａ及び下部電極に図示しない信号線などを接続して超音波を送受信可能な構成となっている。また、図３（ｂ）は薄膜センサ２の固定状態を模式的に示したものであり、実際の寸法とは異なる。
【００３０】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合はサマリウムコバルト磁石１１及び緩衝材１２を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度サマリウムコバルト磁石１１により緩衝材１２を介して薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００３１】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、サマリウムコバルト磁石１１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても磁力が低下することなく、薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００３２】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２の固定箇所を自在に設定することができる。例えば、複雑形状部１ａ以外であっても、図３（ａ）に仮想線で示すように、複数の薄膜センサ２を近接して設置することも可能となる。
【００３３】
また、薄膜センサ２とサマリウムコバルト磁石１１との間に緩衝材１２を介装することにより薄膜センサ２の上部電極を保護することができるとともに、薄膜センサ２を均一な圧力で押圧することができ、確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしもサマリウムコバルト磁石１１を取り外す必要はなく、施工条件によってはサマリウムコバルト磁石１１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例２】
【００３４】
図４を用いて本発明の第２の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図４に示す自己融着テープ２１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての耐熱性を有する自己融着テープ２１によって被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図４（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２を複雑形状部１ａに押し付けるように自己融着テープ２１を被検体１に巻き付ける構成としている。
【００３６】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合は自己融着テープ２１を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度自己融着テープ２１により薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００３７】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、自己融着テープ２１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００３８】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２を容易に被検体１側に押圧することができ、薄膜センサ２を確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
【００３９】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしも自己融着テープ２１を取り外す必要はなく、施工条件によっては自己融着テープ２１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例３】
【００４０】
図５を用いて本発明の第３の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図５に示す三つの耐熱ベルト（例えば、タイネスト−Ｚベルト（登録商標））３１と二つの三角リング３２を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての二つの三角リング３１に連結された耐熱ベルト３１によって被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図５（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２を二つの三角リング３２に連結された耐熱ベルト３１により押圧するように構成している。
【００４２】
なお、三つの耐熱ベルト３１は二つの三角リング３２により連結され、二つの耐熱ベルト３１はそれぞれ被検体１（Ｔ字管）の二つの複雑形状部１ａを跨ぐように配置され、一つの耐熱ベルト３１は被検体１（Ｔ字管）の底部１ｂを跨ぐように配置されて、バックル３３によって締結力を調整可能に構成されている。また、耐熱ベルト３１は三角リング３２に対して着脱自在に構成されているものとする。
【００４３】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合は耐熱ベルト３１を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度耐熱ベルト３１により薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００４４】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、耐熱ベルト３１、三角リング３２、およびバックル３３は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００４５】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、三本の耐熱ベルト３１と三角リング３２とを利用することで、被検体１の複雑形状部１ａにおいて、薄膜センサ２を被検体１ａに対して垂直に押圧することができ、被検体１の複雑形状部１ａ（本実施例ではＴ字管の肩部）の形状に確実に薄膜センサ２を倣わせることが可能となる。
【００４６】
また、高温耐熱性を有する耐熱ベルト３１を利用することで、高温配管への適用が可能となるとともに、バックル３３を利用することで、ベルト締め付け時における締め付け力の調整を行うことが可能となる。また、複雑形状部１ａ以外にも耐熱ベルト３１と被検体１との間に薄膜センサ２を設置することができる。
【００４７】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしも耐熱ベルト３１を取り外す必要はなく、施工条件によっては耐熱ベルト３１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例４】
【００４８】
図６を用いて本発明の第４の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図６に示すアルミ板４１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての箔状のアルミ板４１によって被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２に比較して幅広に形成されたアルミ板４１で薄膜センサ２を覆い、アルミ板４１の少なくとも四隅を図中符号４２で示すようにスポット溶接することにより、アルミ板４１が薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００５０】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合はアルミ板４１を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度薄膜センサ２をアルミ板４１で覆い、該アルミ板４１をスポット溶接することにより薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００５１】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、アルミ板４１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００５２】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２の固定箇所を自在に設定することができる。例えば、複雑形状部１ａ以外であっても、図６（ａ）に仮想線で示すように、複数の薄膜センサ２を近接して設置することも可能となる。
【００５３】
また、薄膜センサ２を金属であるアルミ板４１とスポット溶接４２とで固定するため、超高温での適用が可能となる。
【００５４】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしもアルミ板４３を取り外す必要はなく、施工条件によってはアルミ板４１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例５】
【００５５】
図７を用いて本発明の第５の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図７に示すジャケット５１、ボルト５２及び緩衝材５３を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａには、薄膜センサ２が押圧手段としてのジャケット５１、ボルト５２及び緩衝材５３によって押圧固定されている。ジャケット５１は金属または高温耐熱性を有する樹脂からなるものとし、被検体１に着脱自在に構成されており、センサ取付位置に対応する部分には貫通孔５１ａ（図7（ｂ）参照）が形成されている。
【００５７】
薄膜センサ２を被検体１に固定する場合、図７（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、緩衝材５３を介装させた状態で被検体１にジャケット５１を装着し、緩衝材５３を介してボルト５２がその締結力により緩衝材５３を介して薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００５８】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合はボルト５２、ジャケット５１、及び緩衝材５３を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度緩衝材５３を介装した状態で被検体１にジャケット５１を装着し、貫通孔５１ａにボルト５１を締結することにより薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００５９】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、ジャケット５１、ボルト５２及び緩衝材５３は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても磁力が低下することなく、薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００６０】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２の固定箇所を自在に設定することができる。例えば、複雑形状部１ａ以外であっても、図７（ａ）に仮想線で示すように、複数の薄膜センサ２を近接して設置することも可能となる。
【００６１】
また、ジャケット５１は再利用することが可能であるため、低コスト化を図ることができる。さらに、ボルト５２を利用して薄膜センサ２の押圧を行うため、薄膜センサ２に対する押圧力を調整することができる。
【００６２】
また、薄膜センサ２とボルト５２との間に緩衝材５３を介装することにより薄膜センサ２の上部電極を保護することができるとともに、薄膜センサ２を確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
【００６３】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしもジャケット５１、ボルト５２及び緩衝剤５３を取り外す必要はなく、施工条件によってはジャケット５１、ボルト５２及び緩衝剤５３を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例６】
【００６４】
図８を用いて本発明の第６の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図８に示す金属バンド６１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００６５】
図８（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての金属バンド６１によって被検体（本実施例ではエルボ管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図８（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２を耐熱繊維（例えば、ガラス繊維）からなる緩衝材６２で覆い、緩衝材６２を介して金属バンド６１が薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００６６】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合は金属バンド６１及び緩衝材６２を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度薄膜センサ２を緩衝材６２で覆い、金属バンド６１により薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００６７】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、金属バンド６１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００６８】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２と金属バンド６１との間に緩衝材６２を介装することにより薄膜センサ２の上部電極を保護することができるとともに、被検体１が熱膨張した場合であっても薄膜センサ２を均一に押圧することができ、薄膜センサ２を確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
【００６９】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしも金属バンド６１及び緩衝剤６２を取り外す必要はなく、施工条件によっては金属バンド６１及び緩衝剤６２を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。また、本実施例では被検体１の周方向にわたって緩衝材６２を設ける例を示したが、緩衝材６２を設ける範囲は上述した範囲に限定されるものではなく、薄膜センサ２と金属バンド６１との間に緩衝材６２を介装する構造であれば構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いた常時監視装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００７１】
１ 被検体
１ａ 複雑形状部
２ 薄膜センサ
２ａ 上部電極
２ｂ 圧電体
２ｃ 金属薄板
３ 接着剤
１１ サマリウムコバルト磁石
１２ 緩衝材
２１ 自己融着テープ
３１ 耐熱ベルト
３２ 三角リング
３３ バックル
４１ アルミ板
４２ スポット溶接部
５１ ジャケット
５２ ボルト
５３ 押さえ材
６１ 金属バンド
６２ 緩衝材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムに関し、特に、原子力プラントの配管における減肉や欠陥などの状態を検査するための超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントの配管においては、内部を流れる高温（〜３００℃程度）の流体により、内壁が減肉されるため、減肉量を定期的に検査する必要がある。この減肉現象は内部流体の流れに変化が起こるＴ字管やエルボ管などの形状変化部、狭隘部（以下、複雑形状部という）で顕著にみられる。減肉量の検査は超音波探傷法（ＵＴ）により行われる。超音波探傷法は、超音波探触子から発生させる超音波を被検査部材に伝達させた際の、被検査部材が示す音響的性質を利用した非破壊試験方法である。超音波探触子は、吸音材及び保護板を貼り付けた振動子を箱に挿入したものなどとされる。
【０００３】
従来、直管に超音波探触子を設置する方法として、接着剤を介して被検体に超音波探触子を設置する方法が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、超音波探触子として圧電素子を利用するものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４７９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のものは直管に超音波探触子を設置する場合には有効であるものの、Ｔ字管やエルボ管の複雑形状部（特に凹面）に超音波探触子を設置する場合、超音波探触子が被検体の曲面に倣わず、正確な測定を行うことが困難になるという問題が考えられた。
【０００６】
また、従来、Ｔ字管やエルボ管の複雑形状部は定期検査ごとに肉厚を測定する方法がとられているが、定期検査ごとに被検体に超音波探触子を設置して肉厚の測定を行う場合、配管保温材を取り外す等の付帯作業によるコストの増加、及び、超音波探触子の設置位置のずれにより測定結果に誤差が生じるおそれがあるなどの問題が考えられた。
【０００７】
このようなことから本発明は、被検体の複雑形状部の状態を常時監視することを可能とした超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステム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】
【０００８】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る超音波探触子の設置方法は、被検体の複雑形状部に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して、該接着剤に、金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る超音波探触子の設置方法は、第１の発明に係る超音波探触子の設置方法において、前記第一の工程に続いて、センサ固定手段により前記薄膜センサを押圧固定する工程を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る超音波探触子の設置方法は、第２の発明に係る超音波探触子の設置方法において、前記センサ固定手段がサマリウムコバルト磁石と緩衝材とであり、前記接着剤に載せた前記薄膜センサを前記緩衝材を介して前記サマリウムコバルト磁石により押圧固定することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第４の発明に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムは、薄膜センサの取り付け位置に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して該接着剤に金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程とにより設置された超音波探触子を用いて前記被検体の複雑形状部の肉厚を常時監視することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明に係る超音波探触子の設置方法によれば、薄膜センサを固定するための大掛かりな装置を用いることなく、薄膜センサを被検体の形状に倣った状態で該被検体に固定することができるため、配管保温材下での施工が可能となり、Ｔ字管やエルボ管の複雑形状部に薄膜状のセンサを常設し，肉厚を監視することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムによれば、超音波探傷法を用いてプラントの配管、容器等の運転期間中モニタリング（常時監視）を行い、減肉やき裂の検査を行うことで、定検時の肉厚計測作業の削減だけでなく、減肉進展予測の精緻化等が見込まれ、高経年化が進むプラントの信頼性向上、メンテナンスの合理化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波探触子の設置例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る超音波探触子の設置の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は本発明の第１の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）の部分断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第２の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図４（ｂ）は図４（ａ）の部分断面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の第３の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）の部分断面図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の第４の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図６（ｂ）は図６（ａ）の部分断面図、図６（ｃ）は超音波探触子の固定部を示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第５の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図７（ｂ）は図７（ａ）の部分断面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の第６の実施例に係る超音波探触子の固定例を示す説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１及び図２を参照しつつ本発明の一実施形態に係る超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムの詳細を説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムは、Ｔ字管又はエルボ管等の被検体１の複雑形状部１ａに、薄膜センサ２を固定して被検体１の複雑形状部１ａの肉厚を常時監視するものである。
【００１７】
薄膜センサ２としては、可とう性及び耐熱性を有する薄膜状の圧電セラミックスを利用した超音波探触子を用いるものとし、本実施形態に係る超音波探触子を用いたモニタリングシステムにおいては、この薄膜センサ２を耐熱性を有する接着剤（例えば、導電性接着剤、銀ペーストなど）を用いて被検体１に張り付けて固定し、該薄膜センサ２を被検体１上に常設することにより、被検体１の複雑形状部１ａの肉厚を常時監視するようにしている。
【００１８】
なお、本実施形態に係る超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムにおいて、薄膜センサ２は金属薄板と、該金属薄板上に形成された圧電体と、電極とからなるものとし、例えば１０ｍｍ×２０ｍｍの長方形状であり、薄膜センサ２の長辺が複雑形状部１ａの凹状部に倣うように配設されるものとする。
【００１９】
次に、図２を用いて本実施形態に係る超音波探触子の設置方法について説明する。図２に示すように、複雑形状部１ａに薄膜センサ２を固定する場合、まず、センサ動作確認として、薄膜センサ２の信号波形を確認し（ステップＰ１）、被検体準備として、被検体１の表面の汚れ、錆を落とし、必要に応じて紙やすりで研磨する処理を行う（ステップＰ２）。
【００２０】
続いて、予めマーキングを施したセンサ取付位置に耐熱性を有する接着剤を適量塗布し、接着剤に薄膜センサ２を載せる（ステップＰ３）。その後、薄膜センサ２に緩衝材（例えば、耐熱性を有するガラスクロス、耐熱スポンジ等）を当て、緩衝材を介した状態で押圧手段により薄膜センサ２を押圧固定する（ステップＰ４）。なお、押圧手段としては、後述する金属バンド、自己融着テープ、ベルト、ジャケット方式、スポット溶接、磁石直接押圧などが考えられる。
【００２１】
ステップＰ４に続いては、薄膜センサ２を押圧手段により押圧した状態で、薄膜センサ２に超音波探傷器を接続し、センサ信号波形を確認する（ステップＰ５）。確認の結果、被検体１の板厚内での多重反射エコーが確認できたら（ＹＥＳ）、信号強度を計測する（ステップＰ６）。一方、被検体１の板厚内での多重反射エコーが確認できなかったら（ＮＯ）、押圧手段による薄膜センサ２に対する押圧を解除し、薄膜センサ２の設置状態（例えば、薄膜センサ２の位置や傾き、また、接着剤との接触状態（気泡の有無等））を修正してステップＰ４の処理に戻る。
【００２２】
ステップＰ６に続いては、例えば、接着剤が加熱硬化型の接着剤であれば、接着剤を加熱焼成するなど、接着剤の仕様に合わせて接着剤の硬化を行う（ステップＰ７）。なお、加熱焼成を行う場合、加熱方法としてはテープヒーター、ラバーヒーター等を薄膜センサ２の上から巻く方法や、誘導加熱装置などによるものが考えられる。加熱中は、仮の保温材などで加熱効率を落とさないようにすると好適である。また、接着剤としては、加熱硬化型の接着剤の他に、例えば、紫外線硬化型、常温硬化型の接着剤を用いるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００２３】
ステップＰ７に続いては、ステップＰ４と同様に薄膜センサ２の信号波形の確認を行う（ステップＰ８）。確認の結果、被検体の板厚内での多重反射エコーが確認されれば（ＹＥＳ）、ステップＰ９の処理に移る。一方、被検体１の板厚内での多重反射エコーが確認できなければ（ＮＯ）、薄膜センサ２の設置が不十分であるとみなしてステップＰ２に戻り薄膜センサ２の設置をやり直す。
【００２４】
ステップＰ９では、信号強度が加熱前より向上しているか否かを判定する。適切な接触・押圧・加熱が行われていれば信号強度が向上しているはずであり、信号強度が向上していれば（ＹＥＳ）、薄膜センサ２の設置を完了する（ステップＰ１０）。一方、信号強度が向上していなければ（ＮＯ）、接着剤の分布にムラがあったり気孔などの空隙があると考えられるため、薄膜センサ２の設置が不安定であるとみなし、ステップＰ２に戻って薄膜センサ２の設置をやり直す。
以上により、薄膜センサ２を被検体１に固着する処理を行う。
【００２５】
上述した本実施形態に係る超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いたモニタリングシステムによれば、Ｔ字管やエルボ管等の複雑な形状を有する被検体１の狭隘な部分においても三次元的な曲率形状に倣った状態で薄膜センサ２を被検体１に固着することができるため、安定した超音波信号を得ながら複雑形状部１ａにおける肉厚を常時監視することが可能となり、より精密な肉厚の管理が行えるようになる。
【００２６】
また、接着剤が硬化した後は大がかりな治具は必要ないため、接続部を保護する程度の簡易な治具を設けるのみでよく、省スペース化が可能となる。
また、セラミックスと金属とからなる薄膜センサ２は耐熱性を有するため接着剤を硬化させる際の加熱時にも耐えられるうえ、プラント運転時に配管を保温材で覆う際に既存の保温材の下に施工することも可能となる。
【実施例１】
【００２７】
図３を用いて本発明の第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図３に示すサマリウムコバルト磁石１１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としてのサマリウムコバルト磁石１１によって磁性を持つ被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図３（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２に耐熱繊維（例えばガラス繊維など）からなる緩衝材１２を当て、緩衝材１２を介してサマリウムコバルト磁石１１がその磁力により薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００２９】
なお、薄膜センサ２は金属を主とする薄い基板（金属薄板）２ｃ上に圧電体２ｂを形成し、圧電体２ｂ上に上部電極２ａを備えた構成となっている。下部電極は金属薄板２ｃの圧電体２ｂとは反対側に設けられ、上部電極２ａ及び下部電極に図示しない信号線などを接続して超音波を送受信可能な構成となっている。また、図３（ｂ）は薄膜センサ２の固定状態を模式的に示したものであり、実際の寸法とは異なる。
【００３０】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合はサマリウムコバルト磁石１１及び緩衝材１２を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度サマリウムコバルト磁石１１により緩衝材１２を介して薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００３１】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、サマリウムコバルト磁石１１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても磁力が低下することなく、薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００３２】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２の固定箇所を自在に設定することができる。例えば、複雑形状部１ａ以外であっても、図３（ａ）に仮想線で示すように、複数の薄膜センサ２を近接して設置することも可能となる。
【００３３】
また、薄膜センサ２とサマリウムコバルト磁石１１との間に緩衝材１２を介装することにより薄膜センサ２の上部電極を保護することができるとともに、薄膜センサ２を均一な圧力で押圧することができ、確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしもサマリウムコバルト磁石１１を取り外す必要はなく、施工条件によってはサマリウムコバルト磁石１１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例２】
【００３４】
図４を用いて本発明の第２の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図４に示す自己融着テープ２１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての耐熱性を有する自己融着テープ２１によって被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図４（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２を複雑形状部１ａに押し付けるように自己融着テープ２１を被検体１に巻き付ける構成としている。
【００３６】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合は自己融着テープ２１を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度自己融着テープ２１により薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００３７】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、自己融着テープ２１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００３８】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２を容易に被検体１側に押圧することができ、薄膜センサ２を確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
【００３９】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしも自己融着テープ２１を取り外す必要はなく、施工条件によっては自己融着テープ２１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例３】
【００４０】
図５を用いて本発明の第３の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図５に示す三つの耐熱ベルト（例えば、タイネスト−Ｚベルト（登録商標））３１と二つの三角リング３２を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての二つの三角リング３１に連結された耐熱ベルト３１によって被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図５（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２を二つの三角リング３２に連結された耐熱ベルト３１により押圧するように構成している。
【００４２】
なお、三つの耐熱ベルト３１は二つの三角リング３２により連結され、二つの耐熱ベルト３１はそれぞれ被検体１（Ｔ字管）の二つの複雑形状部１ａを跨ぐように配置され、一つの耐熱ベルト３１は被検体１（Ｔ字管）の底部１ｂを跨ぐように配置されて、バックル３３によって締結力を調整可能に構成されている。また、耐熱ベルト３１は三角リング３２に対して着脱自在に構成されているものとする。
【００４３】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合は耐熱ベルト３１を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度耐熱ベルト３１により薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００４４】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、耐熱ベルト３１、三角リング３２、およびバックル３３は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００４５】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、三本の耐熱ベルト３１と三角リング３２とを利用することで、被検体１の複雑形状部１ａにおいて、薄膜センサ２を被検体１ａに対して垂直に押圧することができ、被検体１の複雑形状部１ａ（本実施例ではＴ字管の肩部）の形状に確実に薄膜センサ２を倣わせることが可能となる。
【００４６】
また、高温耐熱性を有する耐熱ベルト３１を利用することで、高温配管への適用が可能となるとともに、バックル３３を利用することで、ベルト締め付け時における締め付け力の調整を行うことが可能となる。また、複雑形状部１ａ以外にも耐熱ベルト３１と被検体１との間に薄膜センサ２を設置することができる。
【００４７】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしも耐熱ベルト３１を取り外す必要はなく、施工条件によっては耐熱ベルト３１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例４】
【００４８】
図６を用いて本発明の第４の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図６に示すアルミ板４１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての箔状のアルミ板４１によって被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２に比較して幅広に形成されたアルミ板４１で薄膜センサ２を覆い、アルミ板４１の少なくとも四隅を図中符号４２で示すようにスポット溶接することにより、アルミ板４１が薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００５０】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合はアルミ板４１を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度薄膜センサ２をアルミ板４１で覆い、該アルミ板４１をスポット溶接することにより薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００５１】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、アルミ板４１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００５２】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２の固定箇所を自在に設定することができる。例えば、複雑形状部１ａ以外であっても、図６（ａ）に仮想線で示すように、複数の薄膜センサ２を近接して設置することも可能となる。
【００５３】
また、薄膜センサ２を金属であるアルミ板４１とスポット溶接４２とで固定するため、超高温での適用が可能となる。
【００５４】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしもアルミ板４３を取り外す必要はなく、施工条件によってはアルミ板４１を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例５】
【００５５】
図７を用いて本発明の第５の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図７に示すジャケット５１、ボルト５２及び緩衝材５３を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、被検体（本実施例ではＴ字管）１の複雑形状部１ａには、薄膜センサ２が押圧手段としてのジャケット５１、ボルト５２及び緩衝材５３によって押圧固定されている。ジャケット５１は金属または高温耐熱性を有する樹脂からなるものとし、被検体１に着脱自在に構成されており、センサ取付位置に対応する部分には貫通孔５１ａ（図7（ｂ）参照）が形成されている。
【００５７】
薄膜センサ２を被検体１に固定する場合、図７（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、緩衝材５３を介装させた状態で被検体１にジャケット５１を装着し、緩衝材５３を介してボルト５２がその締結力により緩衝材５３を介して薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００５８】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合はボルト５２、ジャケット５１、及び緩衝材５３を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度緩衝材５３を介装した状態で被検体１にジャケット５１を装着し、貫通孔５１ａにボルト５１を締結することにより薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００５９】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、ジャケット５１、ボルト５２及び緩衝材５３は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても磁力が低下することなく、薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００６０】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２の固定箇所を自在に設定することができる。例えば、複雑形状部１ａ以外であっても、図７（ａ）に仮想線で示すように、複数の薄膜センサ２を近接して設置することも可能となる。
【００６１】
また、ジャケット５１は再利用することが可能であるため、低コスト化を図ることができる。さらに、ボルト５２を利用して薄膜センサ２の押圧を行うため、薄膜センサ２に対する押圧力を調整することができる。
【００６２】
また、薄膜センサ２とボルト５２との間に緩衝材５３を介装することにより薄膜センサ２の上部電極を保護することができるとともに、薄膜センサ２を確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
【００６３】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしもジャケット５１、ボルト５２及び緩衝剤５３を取り外す必要はなく、施工条件によってはジャケット５１、ボルト５２及び緩衝剤５３を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。
【実施例６】
【００６４】
図８を用いて本発明の第６の実施例に係る超音波探触子の設置方法について説明する。本実施例は、図２に示し上述した薄膜センサ２の押圧固定に用いる押圧手段として、図８に示す金属バンド６１を用いる例である。その他の構成については上述した実施形態及び第１の実施例に係る超音波探触子の設置方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００６５】
図８（ａ）に示すように、本実施例に係る超音波探触子の設置方法において、薄膜センサ２の設置時、該薄膜センサ２は押圧手段としての金属バンド６１によって被検体（本実施例ではエルボ管）１の複雑形状部１ａに押圧されている。より詳しくは、図８（ｂ）に示すように、予めマーキングを行ったセンサ取付位置に熱硬化型の接着剤３を適量塗布し、該接着剤３に薄膜センサ２を載せた後、薄膜センサ２を耐熱繊維（例えば、ガラス繊維）からなる緩衝材６２で覆い、緩衝材６２を介して金属バンド６１が薄膜センサ２を押圧するように構成している。
【００６６】
ここで、接着剤として熱硬化型の接着剤３を用いることにより、上述したステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できなかった場合は金属バンド６１及び緩衝材６２を一旦取り外し、薄膜センサ２の設置状態を修正することができる。薄膜センサ２の設置状態を修正した後は、再度薄膜センサ２を緩衝材６２で覆い、金属バンド６１により薄膜センサ２を被検体１側へ押圧する。
【００６７】
一方、ステップＰ５の処理において多重反射エコーが確認できたら被検体１の表面を加熱して接着剤３の硬化を行う。このとき、金属バンド６１は耐熱性を有するため、接着剤３を硬化させるための加熱焼成時（例えば、１５０℃、３０分）においても薄膜センサ２を被検体１に押圧しておくことができる。
【００６８】
このような本実施例に係る超音波探触子の設置方法によれば、上述した実施形態に係る超音波探触子の設置方法による効果に加えて、薄膜センサ２と金属バンド６１との間に緩衝材６２を介装することにより薄膜センサ２の上部電極を保護することができるとともに、被検体１が熱膨張した場合であっても薄膜センサ２を均一に押圧することができ、薄膜センサ２を確実に複雑形状部１ａの形状に倣わせることができる。
【００６９】
なお、接着剤３が硬化した後、必ずしも金属バンド６１及び緩衝剤６２を取り外す必要はなく、施工条件によっては金属バンド６１及び緩衝剤６２を残した状態で薄膜センサ２を既存の保温材下に施工することも可能である。また、本実施例では被検体１の周方向にわたって緩衝材６２を設ける例を示したが、緩衝材６２を設ける範囲は上述した範囲に限定されるものではなく、薄膜センサ２と金属バンド６１との間に緩衝材６２を介装する構造であれば構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、超音波探触子の設置方法及び超音波探触子を用いた常時監視装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００７１】
１ 被検体
１ａ 複雑形状部
２ 薄膜センサ
２ａ 上部電極
２ｂ 圧電体
２ｃ 金属薄板
３ 接着剤
１１ サマリウムコバルト磁石
１２ 緩衝材
２１ 自己融着テープ
３１ 耐熱ベルト
３２ 三角リング
３３ バックル
４１ アルミ板
４２ スポット溶接部
５１ ジャケット
５２ ボルト
５３ 押さえ材
６１ 金属バンド
６２ 緩衝材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の複雑形状部に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して、該接着剤に、金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、
前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、
前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、
前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程と
を備えることを特徴とする超音波探触子の設置方法。
【請求項２】
前記第一の工程に続いて、センサ固定手段により前記薄膜センサを押圧固定する工程を備えることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子の設置方法。
【請求項３】
前記センサ固定手段がサマリウムコバルト磁石と緩衝材とであり、
前記接着剤に載せた前記薄膜センサを前記緩衝材を介して前記サマリウムコバルト磁石により押圧固定する
ことを特徴とする請求項２記載の超音波探触子の設置方法。
【請求項４】
薄膜センサの取り付け位置に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して該接着剤に金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、
前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、
前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、
前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程と
により設置された超音波探触子を用いて前記被検体の複雑形状部の肉厚を常時監視する
ことを特徴とする超音波探触子を用いたモニタリングシステム。
【請求項１】
被検体の複雑形状部に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して、該接着剤に、金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、
前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、
前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、
前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程と
を備えることを特徴とする超音波探触子の設置方法。
【請求項２】
前記第一の工程に続いて、センサ固定手段により前記薄膜センサを押圧固定する工程を備えることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子の設置方法。
【請求項３】
前記センサ固定手段がサマリウムコバルト磁石と緩衝材とであり、
前記接着剤に載せた前記薄膜センサを前記緩衝材を介して前記サマリウムコバルト磁石により押圧固定する
ことを特徴とする請求項２記載の超音波探触子の設置方法。
【請求項４】
薄膜センサの取り付け位置に耐熱性を有する接着剤を適量塗布して該接着剤に金属薄板と該金属薄板上に形成された圧電体と電極とから構成された薄膜センサを載せる第一の工程と、
前記接着剤に前記薄膜センサを載せた状態で該薄膜センサに超音波探傷器を接続してセンサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形が確認できた場合は信号強度を計測する一方、前記センサ信号波形が確認できない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第二の工程と、
前記薄膜センサと前記超音波探傷器との接続を解除し、前記接着剤を硬化させる第三の工程と、
前記薄膜センサに前記超音波探傷器を接続して前記センサ信号波形を確認し、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上している場合は前記薄膜センサの設置を完了する一方、前記センサ信号波形の信号強度が前記第二の工程において計測した信号強度に比較して向上していない場合は再度前記第一の工程の処理を行う第四の工程と
により設置された超音波探触子を用いて前記被検体の複雑形状部の肉厚を常時監視する
ことを特徴とする超音波探触子を用いたモニタリングシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１３７５２（Ｐ２０１３−１１３７５２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１１４４（Ｐ２０１１−２６１１４４）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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