超音波検査方法及び超音波検査装置
【課題】 検査対象部の減肉等を検出し易く且つその存在位置を容易に認識することの可能な超音波検査方法及び超音波検査装置を提供すること。
【解決手段】 送信子２は、被検査体１００の表面１００ａに沿うように伝搬する横波（以下、「表面伝搬横波ＴＷ１」とする）及び被検査体１００の表面１００ａ及び裏面１００ｂの間で反射を繰り返して伝搬する横波（以下、「反射伝搬横波ＴＷ２」とする）を発生させる。受信子３及び送信子２を被検査体１００の表面１００ａに沿って移動させる。表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させる。減肉等Ｄによる表面伝搬横波ＴＷ１及び／又は反射伝搬横波ＴＷ２の受信時間の変化として表示される二次元画像の変化により検査対象部１０１の減肉等Ｄを検査する。
【解決手段】 送信子２は、被検査体１００の表面１００ａに沿うように伝搬する横波（以下、「表面伝搬横波ＴＷ１」とする）及び被検査体１００の表面１００ａ及び裏面１００ｂの間で反射を繰り返して伝搬する横波（以下、「反射伝搬横波ＴＷ２」とする）を発生させる。受信子３及び送信子２を被検査体１００の表面１００ａに沿って移動させる。表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させる。減肉等Ｄによる表面伝搬横波ＴＷ１及び／又は反射伝搬横波ＴＷ２の受信時間の変化として表示される二次元画像の変化により検査対象部１０１の減肉等Ｄを検査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査方法及び超音波検査装置に関する。さらに詳しくは、検査対象部を跨いで送信子及び受信子を被検査体の表面に配置し、前記送信子から前記被検査体へ超音波を送信すると共に前記被検査体を伝搬した超音波を前記受信子で受信することにより前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法及び超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の如き超音波検査方法として、例えば特許文献１〜３に記載の如きものが知られている。特許文献１に記載の検査方法は、表面波を用いた検査方法であり、探触子を配置した被検査体の表面側しか検査することができない。また、表面波は被検査体の表面の面粗さの影響を受けやすく、正確な検査が困難な場合があった。さらに、例えば、溶接部のある配管支持構造物では、表面波が溶接部を伝搬し、検査が困難な部位があった。
【０００３】
特許文献２に記載の方法は、表面波とは異なる表面疑似ＳＶ波なる超音波を用いている。この表面疑似ＳＶ波も探触子を配置した被検査体の表面側しか検査することができない。また、表面疑似ＳＶ波を発生させるために、屈折角が大きい探触子を用いる必要があり、汎用性に欠けていた。なお、特許文献２の発明の目的は、感度補正にあり、減肉検出について詳細な記載はない。
【０００４】
特許文献３に記載の方法は、被検査体の表裏で複数回反射させた横波を用いている。しかし、減肉が表裏いずれに存在するかを特定するためには、スキップの回数を考慮して探触子間距離を設定しなければならず、作業が煩雑となっていた。また、減肉部により超音波が散乱して信号振幅が低下しやすく、正確な検査が困難な場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４５００４１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−５４４９７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９０７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、検査対象部の減肉等を検出し易く且つその存在位置を容易に認識することの可能な超音波検査方法及び超音波検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波検査方法の特徴は、検査対象部を跨いで送信子及び受信子を被検査体の表面に配置し、前記送信子から前記被検査体へ超音波を送信すると共に前記被検査体を伝搬した超音波を前記受信子で受信することにより前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法において、前記送信子は、前記被検査体の表面に沿うように伝搬する横波（以下、「表面伝搬横波」とする）及び前記被検査体の表面及び裏面の間で反射を繰り返して伝搬する横波（以下、「反射伝搬横波」とする）を発生させるものであり、前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査することにある。
【０００８】
上記構成によれば、被検査体内には、被検査体の表面に沿うように伝搬する表面伝搬横波及び被検査体の表面及び裏面の間で反射を繰り返して伝搬する反射伝搬横波が伝搬する。この表面伝搬横波は被検査体の表面の影響を受け、反射伝搬横波は被検査体の表面及び裏面の影響を受ける。そのため、表面伝搬横波及び反射伝搬横波は、減肉等によって伝搬経路が変化し、それによって受信時間が変化する。そして、受信時間の変化は、受信時間を軸とする二次元画像の変化として表示される。よって、この二次元画像の変化により、簡便且つ確実に減肉等の有無を容易に検出できる。また、表裏いずれの面の減肉であるかを識別することも可能である。
【０００９】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化は、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記表面伝搬横波の受信時間が増加する方向へ変形するものである。図６（ａ）に示す如く、例えば被検査体１００の表面１００ａに減肉部Ｄ１が存在する場合、表面伝搬横波ＴＷ１は減肉部Ｄ１の表面を沿って迂回して伝搬するため、伝搬経路は長くなり、表面伝搬横波ＴＷ１の伝搬時間は増加する。すなわち、二次元画像の変化は、時間軸方向において時間が増加する方向（下方）へ凸状に変形する。従って、この変形により検査対象部の表面の減肉部の有無を容易に確認することができる。
【００１０】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化が、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記反射伝搬横波の受信時間が減少する方向へ変形するものであってもよい。図６（ｂ）に示す如く、例えば被検査体１００の裏面１００ｂに減肉部Ｄ２が存在する場合、反射伝搬横波ＴＷ２は減肉部Ｄ２で反射するため、伝搬経路は短くなり、反射伝搬横波ＴＷ２の伝搬時間は短縮する。すなわち、二次元画像の変化は、時間軸方向において時間が短縮する方向（上方）へ凸状に変形する。従って、この変形により検査対象部の裏面の減肉部の有無を検出することができる。さらに、反射伝搬横波ＴＷ２は、表面１００ａの減肉部Ｄ１でも同様に反射するので、容易に確認することができる。
【００１１】
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波は、ＳＶ波であるとよい。粘性の高い接触媒質を用いる必要がなく、効率よく検査することができる。また、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の周波数は、０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下とするとよい。低い周波数の横波は超音波の指向性が鈍く、超音波ビーム中心軸から離れた位置における超音波ビームの強度がビーム中心軸に比べて著しく低下することを防止することができ、より明瞭に信号を送受信することができる。
【００１２】
上記いずれかに記載の検査方法は、例えば、前記検査対象部は他の部材により前記被検査体の表面が隠蔽された隠蔽部において検査可能である。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る超音波検査装置の特徴は、上記のいずれかに記載の超音波検査方法に用いられる超音波検査装置において、前記送信子は、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波を発生させるものであり、前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査することにある。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明に係る超音波検査方法及び超音波検査装置の特徴によれば、検査対象部の減肉等を検出し易く且つその存在位置を容易に認識することが可能となった。
【００１５】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る超音波検査装置を示す概略図である。
【図２】送信子から入射された超音波の拡がりを模式的に示す図である。
【図３】外周面で反射する表面反射横波の経路を模式的に示す図である。
【図４】伝搬した横波のＡスコープ画像の一例を示す図である。
【図５】被検査体の外形形状とその被検査体における二次元画像との対応関係を示す図である。
【図６】表面伝搬横波及び反射伝搬横波の経路を模式的に示す図である。
【図７】鋼管の周方向に探触子を配置した場合における二次元画像の一例を示す図である。
【図８】トラニオン部における二次元画像の一例を示す図である。
【図９】第二実施形態での表面伝搬横波及び反射伝搬横波の経路を模式的に示す図である。
【図１０】第二実施形態における二次元画像の一例を示す図である。
【図１１】６Ｂ配管における二次元画像の一例を示す図である。
【図１２】４Ｂ配管における二次元画像の一例を示す図である。
【図１３】配管架台接触部における二次元画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、図面を参照しながら、本発明の第一の実施形態について説明する。
本発明に係る超音波検査装置１は、図１に示すように、対をなす送信子２及び受信子３を用いる。この送信子２及び受信子３は、被検査体１００の検査対象部１０１を跨いで被検査体１００の表面としての外周面１００ａ上に周方向Ｘに沿って配置される。検査対象部１０１は、例えば、他の部材１０２により被検査体１００の表面が外部から隔離され隠蔽された部分であり、送信子２及び受信子３を近接させることが困難な箇所である。
【００１８】
本実施形態において、被検査体１００は、プラント等における配管に用いられる鋼管である。その外周面１００ａは、送信子２及び受信子３間において鋼管１００の外側に向けて凸状の曲面を形成する。また、検査対象部１０１は、溶接部１０３及び補強板１０４を介して鋼管１００に固定された他の部材としてのトラニオン１０２により隠蔽された隠蔽部である。このトラニオン１０２は、鋼管１００を支持する配管支持構造体である。以下、トラニオン１０２内部の隠蔽部１０１における外周面１００ａの減肉部Ｄを検査する例により説明する。
【００１９】
図１に示すように、送信子２は、後述する表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２を鋼管１００内に発生させる。受信子３は、鋼管１００内を伝搬した表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２を受信する。この送信子２及び受信子３は、位置検出器５と共に探傷器４に接続される。位置検出器５は送信子２及び受信子３と連動し、送信子２及び受信子３の空間的位置を検出する。探傷器４は、ＣＰＵ４１、送信部４２、受信部４３、位置検出部４４、表示部４５、信号処理部４６で構成されている。
【００２０】
送信部４２は送信信号を発生させ送信子２に入力し、受信子３で受信した隠蔽部１０１を伝搬した超音波を受信部４３に入力し、信号処理部４６、ＣＰＵ４１で演算処理を行う。また、位置検出器５からの信号を位置検出部４４に入力させ、信号処理部４６、ＣＰＵ４１で演算処理をすることで走査位置データを取得している。
【００２１】
ＣＰＵ４１及び信号処理部４６は、位置検出器５から送られた送信子２及び受信子３の位置信号と、受信子３で受信された超音波の受信信号から二次元画像としてＢスコープ画像を生成し、表示部４５に表示する。なお、送信子２及び受信子３の走査は、必ずしも鋼管１００の軸方向Ｙに走査する必要はなく、周方向Ｘに走査してもよい。すなわち、減肉部Ｄの反射信号から正確な位置を測定するのではなく、後述する二次元画像に表れる変化部の有無により減肉部Ｄの有無を少なくとも検出すればよいからである。
【００２２】
ここで、二次元画像（Ｂスコープ画像）とは、送信子２及び受信子３の位置情報を横軸とすると共に超音波伝搬時間（距離）を縦軸として、受信信号の受信強度（振幅）を表示するものである。受信強度の表示には、例えば、濃淡表示、色調表示又は二次元平面に直交する高さによる表示等を用いることができる。また、受信時間の変化は、例えば濃淡表示による縞模様の変化として表れる。
【００２３】
送信子２には、横波を鋼管１００に入射させる斜角探触子１０を用いる。この斜角探触子１０は、図２に示すように、大略、振動子１１と楔１２を有し、楔１２の外面１２ａは外周面１００ａの曲率に合わせて加工されている。その際、楔１２と外周面１００ａとの間には、接触媒質を介在させてある。同図に示すように、振動子１１で励起した縦波ＬＷは、楔１２内を伝搬し外周面１００ａでモード変換され、鋼管１００内に横波ＴＷが発生する。この横波ＴＷはＳＶ波である。ＳＶ波を用いることで、ＳＨ波のような粘性の高い接触媒質を用いる必要がないため、粘性の低い接触媒質を用いて効率よく検査することができる。
【００２４】
図２に示すように、振動子１１から送信された超音波ビームの中心軸Ａが外表面１００ａに入射する地点である入射点Ｐでの屈折角θ（鋼管１００中を伝搬する超音波ビームの進行方向と入射点Ｐにおける外表面１００ａの法線Ｈとなす角度）は、６０°以上８５°以下とするのが好ましい。この数値範囲内であれば、後述の表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の双方を同時に効率よく発生させることが可能となる。本実施形態では、例えば、送信子２の屈折角θを７０°に設定してある。
【００２５】
また、表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の周波数は、０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下とすることが好ましい。さらに、好ましくは、１ＭＨｚ以上１．５ＭＨｚ以下に設定するとよい。この数値範囲内であれば、超音波の指向性が鈍いために、外周面１００ａへ伝搬する超音波ビームの強度がビーム中心軸Ａに比べて大きく低下することが少なく、信号をより明瞭に得ることができる。また、低い周波数の横波は波長が長いので、外周面１００ａの面粗さの影響を低減することも可能である。
【００２６】
図２に示すように、鋼管１００内に入射した横波ＴＷは、外周面１００ａの曲率により超音波ビームの中心軸Ａを中心に拡がりをもって伝搬する。この横波ＴＷのうち、超音波ビームの中心軸Ａに対し外周面１００ａ側へ屈折した横波ＴＷａは、鋼管１００の内周面１００ｂに到達することなく外周面１００ａに到達する。以下、この横波ＴＷａを「表面反射横波」とする。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、例えば表面反射横波ＴＷａ１は、鋼管１００の周方向Ｘに沿う送信子２と受信子３との間において外周面１００ａで１回反射する横波である。表面反射横波ＴＷａ２は外周面１００ａで２回反射し、表面反射横波ＴＷａ３は外周面１００ａで３回反射する。このように、外周面１００ａ（曲面）のみの反射を繰り返すことで、その反射回数が増加するに従い、表面反射横波ＴＷａの伝搬経路（距離）は、図３（ｂ）に示す表面反射横波ＴＷａｎの如く、送信子２と受信子３との間の距離に相当する鋼管１００の円弧の長さに漸近し、鋼管１００の外周面１００ａに沿うように伝搬する経路とほぼ等しいものとみなせる。
【００２８】
ここで、図４に、受信信号の受信時間を縦軸に受信強度を横軸とするＡスコープ画像を示す。このＡスコープ画像は、同図に示すように、複数の表面反射横波ＴＷａの信号Ｓ１が表示され、且つその信号Ｓ１の直後に別の信号Ｓ２が表示されている。この信号Ｓ２は、送信子２と受信子３との間の距離から、鋼管１００の外周面１００ａに沿うように伝搬する表面伝搬横波ＴＷ１に起因する信号であることが確認できる。そして、図５に示すように、減肉部Ｄ１，Ｄ２を有する被検査体の外形形状と表面伝搬横波ＴＷ１の二次元画像における減肉部Ｄ１，Ｄ２に対応する対応部ｄ１，ｄ２は、よく一致しており、表面伝搬横波ＴＷ１が表面に沿って伝搬していることが分かる。
【００２９】
また、この表面伝搬横波ＴＷ１は、表面波と異なり、例えば図１に示す如き溶接部１０３を有する検査対象部１０１では、溶接部１０３を介してトラニオン１０２の表面へ伝搬することがほとんどない。従って、従来の表面波において検査が困難であった箇所の検査も可能となる。
【００３０】
一方、図２に示すように、超音波ビームの中心軸Ａより内周面１００ｂ側へ屈折した横波ＴＷｂは、鋼管１００の外周面１００ａに到達せずに内周面１００ｂに到達する。この横波ＴＷｂは、内周面１００ｂで反射し、外周面１００ａに到達する。そして、その外周面１００ａで同様に反射し、再び内周面１００ｂに到達する。すなわち、この横波ＴＷｂが、鋼管１００の外周面１００ａ及び内周面１００ｂ間で交互に反射を繰り返しながら伝搬する反射伝搬横波ＴＷ２である。
【００３１】
この反射伝搬横波ＴＷ２は、鋼管１００の外周面１００ａ及び内周面１００ｂ間で交互に反射を繰り返すため、先の表面伝搬横波ＴＷ１の伝搬経路よりも伝搬経路が長い。図４に示すように、表面伝搬横波ＴＷ１の信号Ｓ２の後に信号群Ｓ３が表れている。送信子２と受信子３との間の距離から、この信号Ｓ３が、反射伝搬横波ＴＷ２に起因する信号であることが分かる。
【００３２】
次に、図６，７を参照しながら、減肉部Ｄによる表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の伝搬経路の変化について説明する。
減肉部Ｄが存在しない健全な被検査体では、表面伝搬横波ＴＷ１はその表面に沿って送信子２から受信子３へ伝搬する。しかし、図６（ａ）に示すように、鋼管１００の外周面１００ａに減肉部Ｄが存在する場合、表面伝搬横波ＴＷ１は、回折により減肉部Ｄの表面に沿って迂回して伝搬する。そのため、表面伝搬横波ＴＷ１の伝搬時間は、健全な鋼管の場合と比べて長くなり、受信時間は遅くなる。よって、図７に示すように、二次元画像上の減肉部Ｄに対応する対応部ｄにおいて、二次元画像の変化として表面伝搬横波ＴＷ１の縞模様に変化が生じる。この縞模様の変化は、減肉部Ｄによる受信時間の遅れにより、二次元画像上の時間軸の方向に時間が増加する方向（図上では下方）に凸状に変形する。このように、二次元画像上で表面伝搬横波ＴＷ１の縞模様の変化を観察することで、容易に外周面１００ａ側の減肉部Ｄの有無や程度を評価することができる。
【００３３】
一方、反射伝搬横波ＴＷ２は、図６（ａ）に示すように、減肉部Ｄで反射し、符号ＴＷ２ａに示す経路で伝搬する。そのため、反射伝搬横波ＴＷ２の伝搬時間は、健全な鋼管の場合における経路ＴＷ２ｂを伝搬する場合と比べ短くなり、受信時間は早くなる。よって、図７に示すように、二次元画像上の減肉部Ｄに対応する対応部ｄにおいて、二次元画像の変化として反射伝搬横波ＴＷ２の縞模様にも変化が生じる。この縞模様の変化は、減肉部Ｄによる受信時間の短縮により、二次元画像上の時間軸の方向に時間が減少する方向（図上では上方）に凸状に変形する。
【００３４】
また、図６（ｂ）に示すように、鋼管１００の内周面１００ｂに減肉部Ｄが存在する場合、反射伝搬横波ＴＷ２は、減肉部Ｄで反射するため、上述と同様に二次元画像上の減肉部Ｄに対応する対応部ｄで縞模様に変化が生じる。一方、表面伝搬横波ＴＷ１は、減肉部Ｄの影響を受けないため、伝搬時間は健全な鋼管と同じである。よって、表面伝搬横波ＴＷ１は外面１００ａの減肉情報を有し、反射伝搬横波ＴＷ２は内外面１００ａ，１００ｂ双方の減肉情報を有する。従って、二次元画像上で表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２双方の縞模様の変化を観察することで、減肉部Ｄが鋼管１００の表裏いずれに存在するかを容易に識別することができ、減肉部Ｄの程度を評価することもできる。
【００３５】
検査にあたっては、まず、位置検出器５を取り付けた送信子２及び受信子３を鋼管１００の外周面１００ａに隠蔽部１０１を挟んで対向して載置する。次に、送信子２と受信子３との探触子間距離を所定の値に設定して、例えば軸方向Ｙ方向へ走査する。鋼管１００の肉厚部分を伝搬した超音波を受信子３で受信すると共に、その受信信号を信号処理部４６及びＣＰＵ４１を介して二次元画像を生成し、表示部４５に表示する。そして、二次元画像上における表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の縞模様の変化により隠蔽部１０１における減肉部Ｄを評価する。
【００３６】
また、あらかじめ、送信子２と受信子３との探触子間距離を測定すると共にその距離を横波の音速で除した値を求め、その値を基準伝搬時間とする。そして、上述の走査により、伝搬時間を求めると共に基準伝搬時間との差を求めて、減肉深さｔを求めることも可能である。また、反射伝搬横波ＴＷ２は、内外面１００ａ，１００ｂ双方の減肉値が加算されているので、反射伝搬横波ＴＷ２の減肉値から表面伝搬横波ＴＷ１の減肉値を除くことで、内周面１００ｂのみの減肉深さを求めることも可能である。
【００３７】
図８に実機トラニオンにおける二次元画像の一例を示す。同図の例では、トラニオンに相当する部分において、反射伝搬横波ＴＷ２が減衰しており明瞭に縞模様の変化が表れていないが、表面伝搬横波ＴＷ１により減肉部Ｄの存在を確認できる。このように、表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２を同時に発生させることで、容易且つ確実に減肉を検出することができる。また、二次元画像から減肉深さｔを求めることも可能である。
【００３８】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、上記第一実施形態と同様の部材には同一の符号を付すものとする。
上記第一実施形態では、送信子２と受信子３とを被検査対象部１０１を挟んで鋼管１００の周方向Ｘに沿って配置し、鋼管１００の外周面１００ａでの反射を繰り返す表面反射横波ＴＷａを表面に沿って伝搬する表面伝搬横波ＴＷ１とした。しかし、送信子２及び受信子３の配置は、周方向Ｘに限らず、例えば、軸方向Ｙに沿って配置しても構わない。そして、表面伝搬横波ＴＷ１は、鋼管１００の外周面１００ａでの反射を繰り返す表面反射横波ＴＷａを利用する横波に限られるものではない。
【００３９】
図９に示すように、送信子２及び受信子３を軸方向Ｙに沿った配置では、上記第一実施形態と比べ、先の表面反射横波ＴＷａの発生は弱くなると考えられる。しかし、例えば屈折角の調整等により、送信子３から表面１００ａに沿って伝搬する横波を発生させるとよい。図１０に軸方向Ｙに沿った配置した場合の二次元画像の一例を示す。同図に示すように、減肉部Ｄに対応する対応部ｄにおいて、表面伝搬横波ＴＷ１の縞模様は下方へ凸状に変形すると共に反射伝搬横波ＴＷ２の縞模様は上方へ凸状に変形しており、減肉部Ｄの存在が確認できる。さらに、平板部材であっても同様に被検査体１００の表面１００ａに沿って伝搬する横波を発生させることで検査可能である。但し、被検査体の表面のみで反射し伝搬する表面伝搬横波ＴＷ１を利用する上記第一実施形態が、被検査体の表面で細かく反射を繰り返することで表面形状に沿うように伝搬するので、表面形状による減衰の抑制でき、明瞭な受信信号を得ることができる点で、第二実施形態より優れている。
【００４０】
最後に、他の実施形態の可能性について言及する。
上記各実施形態において、減肉等として減肉部Ｄを例に説明した。しかし、減肉等とは、腐食や凹み等によって被検査体１００の肉厚が健全な被検査体の肉厚に比べ減少したものの他、増加したものも含まれる。また、被検査体１００の肉厚の変化の他、被検査体１００の肉厚の変化なしで変形したものも含まれる。肉厚の変化や変形は、超音波の伝搬時間の変化に影響を与えることが考えられ、二次元画像により上記各実施形態と同様に検出可能である。
【００４１】
上記各実施形態において、被検査体として鋼管１００を例に説明した。しかし、被検査体１００は配管等の円筒形状体に限られず、一定の曲率を有する容器、エルボーや湾曲した板状部材であってもよい。なお、上記各実施形態において、被検査体の表面を鋼管１００の外周面１００ａとし、被検査体の裏面を内周面１００ｂとして説明した。しかし、表面及び裏面とは、外側面、内側面に限られるものではない。表面とは、送信子２及び受信子３を載置し走査する探傷面であり、裏面とはその探傷面に対向する面を含むものである。
【００４２】
上記各実施形態において、検査対象部として鋼管１００に溶接された他の部材としてのトラニオン１０２により隠蔽された隠蔽部１０１とした。しかし、検査対象部１０１は隠蔽部に限られるものではなく、図１１，１２に示す如く、例えば４Ｂ配管や６Ｂ配管に形成された減肉も検出可能である。また、他の部材１０２もトラニオン１０２に限られるものではなく、例えば配管に溶接固定されるダミーサポートであってもよく、図１３に示す如き架台や、ハンガーやサポート等であってもよい。これら配管支持構造体により隠蔽された部分の検査が可能である。
【００４３】
上記第一実施形態において、斜角探触子１０の屈折角θを７０°とした。しかし、屈折角は上記数値に限定されるものではなく、適宜設定可能である。例えば、上記実施形態の如き被検査体が鋼管である場合には、鋼管１００の曲率に応じて設定しても構わない。すなわち、表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の双方を同時に伝搬させ、受信することが可能な角度であればよい。
【００４４】
上記実施形態において、楔１２は曲率に応じて加工したが、これに限られるものではなく、平坦であってもよい。係る場合、楔１２と外周面１００ａとの接触部分は少なくなるが、横波は上述の如く拡がりをもって伝搬する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、配管や容器又は板材等に発生する減肉等を検出する超音波検査方法及び検査装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１：超音波検査装置、２：送信子、３：受信子、４：探傷器、５：位置検出器、１０：斜角探触子、１１：振動子、１２：楔、１２ａ：外面、４１：ＣＰＵ、４２：送信部、４３：受信部、４４：位置検出部、４５：表示部、４６：信号処理部、１００：鋼管（被検査体）、１００ａ：外周面（曲面、表面、探傷面）、１００ｂ：内周面（裏面）、１０１：隠蔽部（検査対象部）、１０２：トラニオン（他の部材）、１０３：溶接部、１０４：補強板、Ａ：中心軸、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２：減肉部（減肉等）、ｄ，ｄ１，ｄ２：対応部、Ｈ：法線、ＬＷ：縦波、Ｐ：入射点、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３：信号、ＴＷ：横波、ＴＷａ：表面反射横波、ＴＷ１：表面伝搬横波、ＴＷ２：反射伝搬横波、Ｘ：周方向（湾曲方向）、Ｙ：軸方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査方法及び超音波検査装置に関する。さらに詳しくは、検査対象部を跨いで送信子及び受信子を被検査体の表面に配置し、前記送信子から前記被検査体へ超音波を送信すると共に前記被検査体を伝搬した超音波を前記受信子で受信することにより前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法及び超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の如き超音波検査方法として、例えば特許文献１〜３に記載の如きものが知られている。特許文献１に記載の検査方法は、表面波を用いた検査方法であり、探触子を配置した被検査体の表面側しか検査することができない。また、表面波は被検査体の表面の面粗さの影響を受けやすく、正確な検査が困難な場合があった。さらに、例えば、溶接部のある配管支持構造物では、表面波が溶接部を伝搬し、検査が困難な部位があった。
【０００３】
特許文献２に記載の方法は、表面波とは異なる表面疑似ＳＶ波なる超音波を用いている。この表面疑似ＳＶ波も探触子を配置した被検査体の表面側しか検査することができない。また、表面疑似ＳＶ波を発生させるために、屈折角が大きい探触子を用いる必要があり、汎用性に欠けていた。なお、特許文献２の発明の目的は、感度補正にあり、減肉検出について詳細な記載はない。
【０００４】
特許文献３に記載の方法は、被検査体の表裏で複数回反射させた横波を用いている。しかし、減肉が表裏いずれに存在するかを特定するためには、スキップの回数を考慮して探触子間距離を設定しなければならず、作業が煩雑となっていた。また、減肉部により超音波が散乱して信号振幅が低下しやすく、正確な検査が困難な場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４５００４１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−５４４９７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９０７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、検査対象部の減肉等を検出し易く且つその存在位置を容易に認識することの可能な超音波検査方法及び超音波検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波検査方法の特徴は、検査対象部を跨いで送信子及び受信子を被検査体の表面に配置し、前記送信子から前記被検査体へ超音波を送信すると共に前記被検査体を伝搬した超音波を前記受信子で受信することにより前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法において、前記送信子は、前記被検査体の表面に沿うように伝搬する横波（以下、「表面伝搬横波」とする）及び前記被検査体の表面及び裏面の間で反射を繰り返して伝搬する横波（以下、「反射伝搬横波」とする）を発生させるものであり、前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査することにある。
【０００８】
上記構成によれば、被検査体内には、被検査体の表面に沿うように伝搬する表面伝搬横波及び被検査体の表面及び裏面の間で反射を繰り返して伝搬する反射伝搬横波が伝搬する。この表面伝搬横波は被検査体の表面の影響を受け、反射伝搬横波は被検査体の表面及び裏面の影響を受ける。そのため、表面伝搬横波及び反射伝搬横波は、減肉等によって伝搬経路が変化し、それによって受信時間が変化する。そして、受信時間の変化は、受信時間を軸とする二次元画像の変化として表示される。よって、この二次元画像の変化により、簡便且つ確実に減肉等の有無を容易に検出できる。また、表裏いずれの面の減肉であるかを識別することも可能である。
【０００９】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化は、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記表面伝搬横波の受信時間が増加する方向へ変形するものである。図６（ａ）に示す如く、例えば被検査体１００の表面１００ａに減肉部Ｄ１が存在する場合、表面伝搬横波ＴＷ１は減肉部Ｄ１の表面を沿って迂回して伝搬するため、伝搬経路は長くなり、表面伝搬横波ＴＷ１の伝搬時間は増加する。すなわち、二次元画像の変化は、時間軸方向において時間が増加する方向（下方）へ凸状に変形する。従って、この変形により検査対象部の表面の減肉部の有無を容易に確認することができる。
【００１０】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化が、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記反射伝搬横波の受信時間が減少する方向へ変形するものであってもよい。図６（ｂ）に示す如く、例えば被検査体１００の裏面１００ｂに減肉部Ｄ２が存在する場合、反射伝搬横波ＴＷ２は減肉部Ｄ２で反射するため、伝搬経路は短くなり、反射伝搬横波ＴＷ２の伝搬時間は短縮する。すなわち、二次元画像の変化は、時間軸方向において時間が短縮する方向（上方）へ凸状に変形する。従って、この変形により検査対象部の裏面の減肉部の有無を検出することができる。さらに、反射伝搬横波ＴＷ２は、表面１００ａの減肉部Ｄ１でも同様に反射するので、容易に確認することができる。
【００１１】
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波は、ＳＶ波であるとよい。粘性の高い接触媒質を用いる必要がなく、効率よく検査することができる。また、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の周波数は、０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下とするとよい。低い周波数の横波は超音波の指向性が鈍く、超音波ビーム中心軸から離れた位置における超音波ビームの強度がビーム中心軸に比べて著しく低下することを防止することができ、より明瞭に信号を送受信することができる。
【００１２】
上記いずれかに記載の検査方法は、例えば、前記検査対象部は他の部材により前記被検査体の表面が隠蔽された隠蔽部において検査可能である。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る超音波検査装置の特徴は、上記のいずれかに記載の超音波検査方法に用いられる超音波検査装置において、前記送信子は、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波を発生させるものであり、前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査することにある。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明に係る超音波検査方法及び超音波検査装置の特徴によれば、検査対象部の減肉等を検出し易く且つその存在位置を容易に認識することが可能となった。
【００１５】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る超音波検査装置を示す概略図である。
【図２】送信子から入射された超音波の拡がりを模式的に示す図である。
【図３】外周面で反射する表面反射横波の経路を模式的に示す図である。
【図４】伝搬した横波のＡスコープ画像の一例を示す図である。
【図５】被検査体の外形形状とその被検査体における二次元画像との対応関係を示す図である。
【図６】表面伝搬横波及び反射伝搬横波の経路を模式的に示す図である。
【図７】鋼管の周方向に探触子を配置した場合における二次元画像の一例を示す図である。
【図８】トラニオン部における二次元画像の一例を示す図である。
【図９】第二実施形態での表面伝搬横波及び反射伝搬横波の経路を模式的に示す図である。
【図１０】第二実施形態における二次元画像の一例を示す図である。
【図１１】６Ｂ配管における二次元画像の一例を示す図である。
【図１２】４Ｂ配管における二次元画像の一例を示す図である。
【図１３】配管架台接触部における二次元画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、図面を参照しながら、本発明の第一の実施形態について説明する。
本発明に係る超音波検査装置１は、図１に示すように、対をなす送信子２及び受信子３を用いる。この送信子２及び受信子３は、被検査体１００の検査対象部１０１を跨いで被検査体１００の表面としての外周面１００ａ上に周方向Ｘに沿って配置される。検査対象部１０１は、例えば、他の部材１０２により被検査体１００の表面が外部から隔離され隠蔽された部分であり、送信子２及び受信子３を近接させることが困難な箇所である。
【００１８】
本実施形態において、被検査体１００は、プラント等における配管に用いられる鋼管である。その外周面１００ａは、送信子２及び受信子３間において鋼管１００の外側に向けて凸状の曲面を形成する。また、検査対象部１０１は、溶接部１０３及び補強板１０４を介して鋼管１００に固定された他の部材としてのトラニオン１０２により隠蔽された隠蔽部である。このトラニオン１０２は、鋼管１００を支持する配管支持構造体である。以下、トラニオン１０２内部の隠蔽部１０１における外周面１００ａの減肉部Ｄを検査する例により説明する。
【００１９】
図１に示すように、送信子２は、後述する表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２を鋼管１００内に発生させる。受信子３は、鋼管１００内を伝搬した表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２を受信する。この送信子２及び受信子３は、位置検出器５と共に探傷器４に接続される。位置検出器５は送信子２及び受信子３と連動し、送信子２及び受信子３の空間的位置を検出する。探傷器４は、ＣＰＵ４１、送信部４２、受信部４３、位置検出部４４、表示部４５、信号処理部４６で構成されている。
【００２０】
送信部４２は送信信号を発生させ送信子２に入力し、受信子３で受信した隠蔽部１０１を伝搬した超音波を受信部４３に入力し、信号処理部４６、ＣＰＵ４１で演算処理を行う。また、位置検出器５からの信号を位置検出部４４に入力させ、信号処理部４６、ＣＰＵ４１で演算処理をすることで走査位置データを取得している。
【００２１】
ＣＰＵ４１及び信号処理部４６は、位置検出器５から送られた送信子２及び受信子３の位置信号と、受信子３で受信された超音波の受信信号から二次元画像としてＢスコープ画像を生成し、表示部４５に表示する。なお、送信子２及び受信子３の走査は、必ずしも鋼管１００の軸方向Ｙに走査する必要はなく、周方向Ｘに走査してもよい。すなわち、減肉部Ｄの反射信号から正確な位置を測定するのではなく、後述する二次元画像に表れる変化部の有無により減肉部Ｄの有無を少なくとも検出すればよいからである。
【００２２】
ここで、二次元画像（Ｂスコープ画像）とは、送信子２及び受信子３の位置情報を横軸とすると共に超音波伝搬時間（距離）を縦軸として、受信信号の受信強度（振幅）を表示するものである。受信強度の表示には、例えば、濃淡表示、色調表示又は二次元平面に直交する高さによる表示等を用いることができる。また、受信時間の変化は、例えば濃淡表示による縞模様の変化として表れる。
【００２３】
送信子２には、横波を鋼管１００に入射させる斜角探触子１０を用いる。この斜角探触子１０は、図２に示すように、大略、振動子１１と楔１２を有し、楔１２の外面１２ａは外周面１００ａの曲率に合わせて加工されている。その際、楔１２と外周面１００ａとの間には、接触媒質を介在させてある。同図に示すように、振動子１１で励起した縦波ＬＷは、楔１２内を伝搬し外周面１００ａでモード変換され、鋼管１００内に横波ＴＷが発生する。この横波ＴＷはＳＶ波である。ＳＶ波を用いることで、ＳＨ波のような粘性の高い接触媒質を用いる必要がないため、粘性の低い接触媒質を用いて効率よく検査することができる。
【００２４】
図２に示すように、振動子１１から送信された超音波ビームの中心軸Ａが外表面１００ａに入射する地点である入射点Ｐでの屈折角θ（鋼管１００中を伝搬する超音波ビームの進行方向と入射点Ｐにおける外表面１００ａの法線Ｈとなす角度）は、６０°以上８５°以下とするのが好ましい。この数値範囲内であれば、後述の表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の双方を同時に効率よく発生させることが可能となる。本実施形態では、例えば、送信子２の屈折角θを７０°に設定してある。
【００２５】
また、表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の周波数は、０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下とすることが好ましい。さらに、好ましくは、１ＭＨｚ以上１．５ＭＨｚ以下に設定するとよい。この数値範囲内であれば、超音波の指向性が鈍いために、外周面１００ａへ伝搬する超音波ビームの強度がビーム中心軸Ａに比べて大きく低下することが少なく、信号をより明瞭に得ることができる。また、低い周波数の横波は波長が長いので、外周面１００ａの面粗さの影響を低減することも可能である。
【００２６】
図２に示すように、鋼管１００内に入射した横波ＴＷは、外周面１００ａの曲率により超音波ビームの中心軸Ａを中心に拡がりをもって伝搬する。この横波ＴＷのうち、超音波ビームの中心軸Ａに対し外周面１００ａ側へ屈折した横波ＴＷａは、鋼管１００の内周面１００ｂに到達することなく外周面１００ａに到達する。以下、この横波ＴＷａを「表面反射横波」とする。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、例えば表面反射横波ＴＷａ１は、鋼管１００の周方向Ｘに沿う送信子２と受信子３との間において外周面１００ａで１回反射する横波である。表面反射横波ＴＷａ２は外周面１００ａで２回反射し、表面反射横波ＴＷａ３は外周面１００ａで３回反射する。このように、外周面１００ａ（曲面）のみの反射を繰り返すことで、その反射回数が増加するに従い、表面反射横波ＴＷａの伝搬経路（距離）は、図３（ｂ）に示す表面反射横波ＴＷａｎの如く、送信子２と受信子３との間の距離に相当する鋼管１００の円弧の長さに漸近し、鋼管１００の外周面１００ａに沿うように伝搬する経路とほぼ等しいものとみなせる。
【００２８】
ここで、図４に、受信信号の受信時間を縦軸に受信強度を横軸とするＡスコープ画像を示す。このＡスコープ画像は、同図に示すように、複数の表面反射横波ＴＷａの信号Ｓ１が表示され、且つその信号Ｓ１の直後に別の信号Ｓ２が表示されている。この信号Ｓ２は、送信子２と受信子３との間の距離から、鋼管１００の外周面１００ａに沿うように伝搬する表面伝搬横波ＴＷ１に起因する信号であることが確認できる。そして、図５に示すように、減肉部Ｄ１，Ｄ２を有する被検査体の外形形状と表面伝搬横波ＴＷ１の二次元画像における減肉部Ｄ１，Ｄ２に対応する対応部ｄ１，ｄ２は、よく一致しており、表面伝搬横波ＴＷ１が表面に沿って伝搬していることが分かる。
【００２９】
また、この表面伝搬横波ＴＷ１は、表面波と異なり、例えば図１に示す如き溶接部１０３を有する検査対象部１０１では、溶接部１０３を介してトラニオン１０２の表面へ伝搬することがほとんどない。従って、従来の表面波において検査が困難であった箇所の検査も可能となる。
【００３０】
一方、図２に示すように、超音波ビームの中心軸Ａより内周面１００ｂ側へ屈折した横波ＴＷｂは、鋼管１００の外周面１００ａに到達せずに内周面１００ｂに到達する。この横波ＴＷｂは、内周面１００ｂで反射し、外周面１００ａに到達する。そして、その外周面１００ａで同様に反射し、再び内周面１００ｂに到達する。すなわち、この横波ＴＷｂが、鋼管１００の外周面１００ａ及び内周面１００ｂ間で交互に反射を繰り返しながら伝搬する反射伝搬横波ＴＷ２である。
【００３１】
この反射伝搬横波ＴＷ２は、鋼管１００の外周面１００ａ及び内周面１００ｂ間で交互に反射を繰り返すため、先の表面伝搬横波ＴＷ１の伝搬経路よりも伝搬経路が長い。図４に示すように、表面伝搬横波ＴＷ１の信号Ｓ２の後に信号群Ｓ３が表れている。送信子２と受信子３との間の距離から、この信号Ｓ３が、反射伝搬横波ＴＷ２に起因する信号であることが分かる。
【００３２】
次に、図６，７を参照しながら、減肉部Ｄによる表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の伝搬経路の変化について説明する。
減肉部Ｄが存在しない健全な被検査体では、表面伝搬横波ＴＷ１はその表面に沿って送信子２から受信子３へ伝搬する。しかし、図６（ａ）に示すように、鋼管１００の外周面１００ａに減肉部Ｄが存在する場合、表面伝搬横波ＴＷ１は、回折により減肉部Ｄの表面に沿って迂回して伝搬する。そのため、表面伝搬横波ＴＷ１の伝搬時間は、健全な鋼管の場合と比べて長くなり、受信時間は遅くなる。よって、図７に示すように、二次元画像上の減肉部Ｄに対応する対応部ｄにおいて、二次元画像の変化として表面伝搬横波ＴＷ１の縞模様に変化が生じる。この縞模様の変化は、減肉部Ｄによる受信時間の遅れにより、二次元画像上の時間軸の方向に時間が増加する方向（図上では下方）に凸状に変形する。このように、二次元画像上で表面伝搬横波ＴＷ１の縞模様の変化を観察することで、容易に外周面１００ａ側の減肉部Ｄの有無や程度を評価することができる。
【００３３】
一方、反射伝搬横波ＴＷ２は、図６（ａ）に示すように、減肉部Ｄで反射し、符号ＴＷ２ａに示す経路で伝搬する。そのため、反射伝搬横波ＴＷ２の伝搬時間は、健全な鋼管の場合における経路ＴＷ２ｂを伝搬する場合と比べ短くなり、受信時間は早くなる。よって、図７に示すように、二次元画像上の減肉部Ｄに対応する対応部ｄにおいて、二次元画像の変化として反射伝搬横波ＴＷ２の縞模様にも変化が生じる。この縞模様の変化は、減肉部Ｄによる受信時間の短縮により、二次元画像上の時間軸の方向に時間が減少する方向（図上では上方）に凸状に変形する。
【００３４】
また、図６（ｂ）に示すように、鋼管１００の内周面１００ｂに減肉部Ｄが存在する場合、反射伝搬横波ＴＷ２は、減肉部Ｄで反射するため、上述と同様に二次元画像上の減肉部Ｄに対応する対応部ｄで縞模様に変化が生じる。一方、表面伝搬横波ＴＷ１は、減肉部Ｄの影響を受けないため、伝搬時間は健全な鋼管と同じである。よって、表面伝搬横波ＴＷ１は外面１００ａの減肉情報を有し、反射伝搬横波ＴＷ２は内外面１００ａ，１００ｂ双方の減肉情報を有する。従って、二次元画像上で表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２双方の縞模様の変化を観察することで、減肉部Ｄが鋼管１００の表裏いずれに存在するかを容易に識別することができ、減肉部Ｄの程度を評価することもできる。
【００３５】
検査にあたっては、まず、位置検出器５を取り付けた送信子２及び受信子３を鋼管１００の外周面１００ａに隠蔽部１０１を挟んで対向して載置する。次に、送信子２と受信子３との探触子間距離を所定の値に設定して、例えば軸方向Ｙ方向へ走査する。鋼管１００の肉厚部分を伝搬した超音波を受信子３で受信すると共に、その受信信号を信号処理部４６及びＣＰＵ４１を介して二次元画像を生成し、表示部４５に表示する。そして、二次元画像上における表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の縞模様の変化により隠蔽部１０１における減肉部Ｄを評価する。
【００３６】
また、あらかじめ、送信子２と受信子３との探触子間距離を測定すると共にその距離を横波の音速で除した値を求め、その値を基準伝搬時間とする。そして、上述の走査により、伝搬時間を求めると共に基準伝搬時間との差を求めて、減肉深さｔを求めることも可能である。また、反射伝搬横波ＴＷ２は、内外面１００ａ，１００ｂ双方の減肉値が加算されているので、反射伝搬横波ＴＷ２の減肉値から表面伝搬横波ＴＷ１の減肉値を除くことで、内周面１００ｂのみの減肉深さを求めることも可能である。
【００３７】
図８に実機トラニオンにおける二次元画像の一例を示す。同図の例では、トラニオンに相当する部分において、反射伝搬横波ＴＷ２が減衰しており明瞭に縞模様の変化が表れていないが、表面伝搬横波ＴＷ１により減肉部Ｄの存在を確認できる。このように、表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２を同時に発生させることで、容易且つ確実に減肉を検出することができる。また、二次元画像から減肉深さｔを求めることも可能である。
【００３８】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、上記第一実施形態と同様の部材には同一の符号を付すものとする。
上記第一実施形態では、送信子２と受信子３とを被検査対象部１０１を挟んで鋼管１００の周方向Ｘに沿って配置し、鋼管１００の外周面１００ａでの反射を繰り返す表面反射横波ＴＷａを表面に沿って伝搬する表面伝搬横波ＴＷ１とした。しかし、送信子２及び受信子３の配置は、周方向Ｘに限らず、例えば、軸方向Ｙに沿って配置しても構わない。そして、表面伝搬横波ＴＷ１は、鋼管１００の外周面１００ａでの反射を繰り返す表面反射横波ＴＷａを利用する横波に限られるものではない。
【００３９】
図９に示すように、送信子２及び受信子３を軸方向Ｙに沿った配置では、上記第一実施形態と比べ、先の表面反射横波ＴＷａの発生は弱くなると考えられる。しかし、例えば屈折角の調整等により、送信子３から表面１００ａに沿って伝搬する横波を発生させるとよい。図１０に軸方向Ｙに沿った配置した場合の二次元画像の一例を示す。同図に示すように、減肉部Ｄに対応する対応部ｄにおいて、表面伝搬横波ＴＷ１の縞模様は下方へ凸状に変形すると共に反射伝搬横波ＴＷ２の縞模様は上方へ凸状に変形しており、減肉部Ｄの存在が確認できる。さらに、平板部材であっても同様に被検査体１００の表面１００ａに沿って伝搬する横波を発生させることで検査可能である。但し、被検査体の表面のみで反射し伝搬する表面伝搬横波ＴＷ１を利用する上記第一実施形態が、被検査体の表面で細かく反射を繰り返することで表面形状に沿うように伝搬するので、表面形状による減衰の抑制でき、明瞭な受信信号を得ることができる点で、第二実施形態より優れている。
【００４０】
最後に、他の実施形態の可能性について言及する。
上記各実施形態において、減肉等として減肉部Ｄを例に説明した。しかし、減肉等とは、腐食や凹み等によって被検査体１００の肉厚が健全な被検査体の肉厚に比べ減少したものの他、増加したものも含まれる。また、被検査体１００の肉厚の変化の他、被検査体１００の肉厚の変化なしで変形したものも含まれる。肉厚の変化や変形は、超音波の伝搬時間の変化に影響を与えることが考えられ、二次元画像により上記各実施形態と同様に検出可能である。
【００４１】
上記各実施形態において、被検査体として鋼管１００を例に説明した。しかし、被検査体１００は配管等の円筒形状体に限られず、一定の曲率を有する容器、エルボーや湾曲した板状部材であってもよい。なお、上記各実施形態において、被検査体の表面を鋼管１００の外周面１００ａとし、被検査体の裏面を内周面１００ｂとして説明した。しかし、表面及び裏面とは、外側面、内側面に限られるものではない。表面とは、送信子２及び受信子３を載置し走査する探傷面であり、裏面とはその探傷面に対向する面を含むものである。
【００４２】
上記各実施形態において、検査対象部として鋼管１００に溶接された他の部材としてのトラニオン１０２により隠蔽された隠蔽部１０１とした。しかし、検査対象部１０１は隠蔽部に限られるものではなく、図１１，１２に示す如く、例えば４Ｂ配管や６Ｂ配管に形成された減肉も検出可能である。また、他の部材１０２もトラニオン１０２に限られるものではなく、例えば配管に溶接固定されるダミーサポートであってもよく、図１３に示す如き架台や、ハンガーやサポート等であってもよい。これら配管支持構造体により隠蔽された部分の検査が可能である。
【００４３】
上記第一実施形態において、斜角探触子１０の屈折角θを７０°とした。しかし、屈折角は上記数値に限定されるものではなく、適宜設定可能である。例えば、上記実施形態の如き被検査体が鋼管である場合には、鋼管１００の曲率に応じて設定しても構わない。すなわち、表面伝搬横波ＴＷ１及び反射伝搬横波ＴＷ２の双方を同時に伝搬させ、受信することが可能な角度であればよい。
【００４４】
上記実施形態において、楔１２は曲率に応じて加工したが、これに限られるものではなく、平坦であってもよい。係る場合、楔１２と外周面１００ａとの接触部分は少なくなるが、横波は上述の如く拡がりをもって伝搬する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、配管や容器又は板材等に発生する減肉等を検出する超音波検査方法及び検査装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１：超音波検査装置、２：送信子、３：受信子、４：探傷器、５：位置検出器、１０：斜角探触子、１１：振動子、１２：楔、１２ａ：外面、４１：ＣＰＵ、４２：送信部、４３：受信部、４４：位置検出部、４５：表示部、４６：信号処理部、１００：鋼管（被検査体）、１００ａ：外周面（曲面、表面、探傷面）、１００ｂ：内周面（裏面）、１０１：隠蔽部（検査対象部）、１０２：トラニオン（他の部材）、１０３：溶接部、１０４：補強板、Ａ：中心軸、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２：減肉部（減肉等）、ｄ，ｄ１，ｄ２：対応部、Ｈ：法線、ＬＷ：縦波、Ｐ：入射点、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３：信号、ＴＷ：横波、ＴＷａ：表面反射横波、ＴＷ１：表面伝搬横波、ＴＷ２：反射伝搬横波、Ｘ：周方向（湾曲方向）、Ｙ：軸方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象部を跨いで送信子及び受信子を被検査体の表面に配置し、前記送信子から前記被検査体へ超音波を送信すると共に前記被検査体を伝搬した超音波を前記受信子で受信することにより前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法であって、
前記送信子は、前記被検査体の表面に沿うように伝搬する横波（以下、「表面伝搬横波」とする）及び前記被検査体の表面及び裏面の間で反射を繰り返して伝搬する横波（以下、「反射伝搬横波」とする）を発生させるものであり、
前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、
前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法。
【請求項２】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化は、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記表面伝搬横波の受信時間が増加する方向へ変形するものである請求項１記載の超音波検査方法。
【請求項３】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化が、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記反射伝搬横波の受信時間が減少する方向へ変形するものである請求項１又は２記載の超音波検査方法。
【請求項４】
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波は、ＳＶ波である請求項１〜３のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項５】
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の周波数は、０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項６】
前記検査対象部は、他の部材により前記被検査体の表面が隠蔽された隠蔽部である請求項１〜５のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の超音波検査方法に用いられる超音波検査装置であって、
前記送信子は、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波を発生させるものであり、
前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、
前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査装置。
【請求項１】
検査対象部を跨いで送信子及び受信子を被検査体の表面に配置し、前記送信子から前記被検査体へ超音波を送信すると共に前記被検査体を伝搬した超音波を前記受信子で受信することにより前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法であって、
前記送信子は、前記被検査体の表面に沿うように伝搬する横波（以下、「表面伝搬横波」とする）及び前記被検査体の表面及び裏面の間で反射を繰り返して伝搬する横波（以下、「反射伝搬横波」とする）を発生させるものであり、
前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、
前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査方法。
【請求項２】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化は、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記表面伝搬横波の受信時間が増加する方向へ変形するものである請求項１記載の超音波検査方法。
【請求項３】
前記減肉等の対応部における前記二次元画像の変化が、前記減肉等の対応部における前記二次元画像上で前記反射伝搬横波の受信時間が減少する方向へ変形するものである請求項１又は２記載の超音波検査方法。
【請求項４】
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波は、ＳＶ波である請求項１〜３のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項５】
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の周波数は、０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項６】
前記検査対象部は、他の部材により前記被検査体の表面が隠蔽された隠蔽部である請求項１〜５のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の超音波検査方法に用いられる超音波検査装置であって、
前記送信子は、前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波を発生させるものであり、
前記受信子及び送信子を前記被検査体の表面に沿って移動させ、
前記表面伝搬横波及び前記反射伝搬横波の受信強度を送信子及び受信子の走査位置及び受信時間を軸とする二次元画像に表示させ、
前記減肉等による前記表面伝搬横波及び／又は前記反射伝搬横波の受信時間の変化として表示される前記二次元画像の変化により前記検査対象部の減肉等を検査する超音波検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図９】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図６】
【図９】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４１２１１（Ｐ２０１２−１４１２１１Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９４１２４（Ｐ２０１０−２９４１２４）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００２３５５３２）非破壊検査株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００２３５５３２）非破壊検査株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
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