隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法
【課題】二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能な隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法を提供することにある。
【解決手段】
制御演算装置１０は、超音波センサＳから超音波が送信するとともに、超音波センサにより受信した反射波を取り込む。制御演算装置１０は、二重管構造物の外管の外面に設置した超音波センサにより二重管の中心方向へ超音波を送信し、外管の内面で反射した第１反射波と、外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出する。移動手段１２は、超音波センサＳを外管の周方向に移動する。制御演算装置１０は、周方向の異なる２点以上で計測された狭隘部の隙間の広さに基づいて、二重管構造物の偏心量を求める。
【解決手段】
制御演算装置１０は、超音波センサＳから超音波が送信するとともに、超音波センサにより受信した反射波を取り込む。制御演算装置１０は、二重管構造物の外管の外面に設置した超音波センサにより二重管の中心方向へ超音波を送信し、外管の内面で反射した第１反射波と、外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出する。移動手段１２は、超音波センサＳを外管の周方向に移動する。制御演算装置１０は、周方向の異なる２点以上で計測された狭隘部の隙間の広さに基づいて、二重管構造物の偏心量を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法に係り、特に、二重管構造物の狭隘部の隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二重管構造物の内管と外管との隙間（狭隘部）にセンサやセンサ移動機構を挿入し、内管あるいは外管の非破壊検査を行うニーズがある。二重管構造物は、製造誤差、構造上の負荷などの原因により、外管と内管が同心円状ではない可能性（偏心の可能性）がある。このような狭隘部でのセンサ移動においては、想定以上の偏心が生じていた場合、センサが挿入できず検査を行えない、あるいは、センサが内管と外管に挟まって動かなくなるという問題がある。従って、検査前に狭隘部でのセンサ移動が可能な隙間が保たれているかを調べる必要がある。特に、プラントで長期間使用されることのある二重管構造物では、この狭隘部の広さが経年変化することも考えられるので、隙間の広さを精度よく計測できることが重要となる。
【０００３】
例えば、二重管構造物の端部が開いているような、二重管内部へ直接アクセスしやすい環境下においては、狭隘部に直接アクセスすることで隙間の広さを計測し、センサ挿入および移動が可能であることを判別することはできる。また、狭隘部の広さを内管の内部から超音波探傷装置を用いて計測する方法としては、内管の内面から超音波の送受信を行い、エコー強度比により隙間の大きさを測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３８６４３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、、既設の設備に二重管構造物が組み込まれていた場合、特許文献１記載の方法のように、設備内部より二重管構造物の内管の内側にアクセスして、隙間の広さを計測してから検査可否を判断すると、装置のインストール及び確認作業に時間がかかる、あるいは、隙間の広さ計測のためのセンサが挟まるなどのリスクを伴うという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能な隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、超音波センサと、該超音波センサから超音波が送信するとともに、該超音波センサにより受信した反射波を取り込む制御演算手段とを備え、前記制御演算手段は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めるようにしたものである。
かかる構成により、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記超音波センサを周方向の異なる２点に移動する移動手段を備えるようにしたものである。
【０００９】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記移動手段は、前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動するものであり、前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めるようにしたものである。
【００１０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記超音波センサは、回動可能な第１及び第２のアームに取り付けられ、それぞれ該アームに沿って移動可能な第１及び第２の超音波センサからなるものである。
【００１１】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記超音波センサは、山形形状の面を有する治具の山形部の第１の面に取り付けられた第１の超音波振動子と、第２の面に取り付けられた第２の超音波振動子とからなるものである。
【００１２】
（６）上記（４）又は（５）において、好ましくは、前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動する移動手段を備え、前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めるようにしたものである。
【００１３】
（７）上記目的を達成するために、本発明は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めるようにしたものである。
かかる方法により、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。
【００１４】
（８）上記目的を達成するために、本発明は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求め、前記二重管構造物の内管の外面に第２の超音波センサを設置し、第２の制御演算部により、二重管構造物の検査対象部位において超音波検査を行うようにしたものである。
かかる方法により、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となり、さらに、二重管の隙間に超音波センサを挿入しての内管の非破壊検査が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の隙間測定装置を備えた非破壊検査装置による隙間測定方法及び非破壊検査方法の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による、隙間測定方法の原理説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による、隙間測定方法の内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による、狭隘部の広さの算出方法の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態による、狭隘部の広さの算出方法の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第１の変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第２の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による、二重管構造物の隙間測定方法及び非破壊検査方法について説明する。
最初に、図1及び図２を用いて、本実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成について説明する。
図1及び図２は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成を示す断面図である。
【００１８】
図１は、二重管構造物の断面形状を示している。二重管構造物とは、第1の管の中に第２の管が存在するような構造物を指す。二重管の内側の管を内管ＩＴとし、内管の二重管の中心側にある面を内管内面ＩＴ−ｉ、外側にあるものを内管外面ＩＴ−ｏと称する。同じく外管ＯＴに対しても、管中心側を外管内面ＯＴ−ｉ、外側を外管外面ＯＴ−ｏと称する。この場合、二重管構造の狭隘部ＮＰとは、内管と外管の間に存在する隙間を指す。狭隘部の広さＷｇは、内管ＩＴと外管ＯＴの中心Ｃが一致している場合、内管外面ＩＴ−ｏと外管内面ＯＴ−ｉの直径の差の二分の一のスペースを指す。
【００１９】
一方、図２は、二重管構造物の内管中心と外管中心が一致しない、すなわち、偏心を起こしている場合を示している。内管中心Ｃ−Ｉと外管中心Ｃ−Ｏの距離を偏心Ａと呼ぶ。また内管中心Ｃ−Ｉと外管中心Ｃ−Ｏを結ぶ軸ＤＩＲ−ａ上には、最小隙間Ｗｍｉｎと最大隙間Ｗｍａｘが存在する。
【００２０】
次に、図３を用いて、本実施形態による、隙間測定装置を備えた非破壊検査装置の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態の隙間測定装置を備えた非破壊検査装置による隙間測定方法及び非破壊検査方法の説明図である。
【００２１】
隙間測定装置は、超音波センサＳと、制御演算装置１０と、移動装置１２とから構成されている。超音波センサＳは、外管ＯＴの外面に接触して配置される。超音波センサＳは、制御演算装置１０から出力される送信パルスに基づいて、超音波を外管ＯＴの内部に送出する。また、超音波センサＳは、外管ＯＴの内部からの反射波を受信して、制御演算装置１０に出力する。制御演算装置１０は、超音波センサＳから得られる反射波に基づいて、内管外面と外管内面との間の隙間Ｗａを算出する。なお、隙間Ｗａの算出方法については、図７を用いて後述する。
【００２２】
移動装置１２は、超音波センサＳを外管ＯＴの表面に沿って、矢印ｒｏｔ１方向に移動し、図示の位置から角度θだけ移動した位置まで移動する。また、移動装置１２は、外管ＯＴの表面に沿って、超音波センサＳを外管ＯＴの軸方向（紙面に垂直な方向）にも移動する。
【００２３】
第１の位置から角度θだけ移動した位置において、超音波センサＳは、制御演算装置１０から出力される送信パルスに基づいて、超音波を外管ＯＴの内部に送出する。また、超音波センサＳは、外管ＯＴの内部からの反射波を受信して、制御演算装置１０に出力する。制御演算装置１０は、超音波センサＳから得られる反射波に基づいて、内管外面と外管内面との間の隙間Ｗｂを算出する。
【００２４】
制御演算装置１０は、２つの隙間Ｗａ，Ｗｂを用いて、外管と内管の偏心量Ａを算出する。偏心量Ａの算出方法については、図７を用いて後述する。制御演算装置１０は、算出された偏心量Ａから最小隙間を算出する。そして、算出された最小隙間を、第２の制御演算装置２０に出力する。
【００２５】
超音波検査装置は、超音波センサＳと、制御演算装置２０と、移動装置２２とから構成されている。超音波センサＳは、内管ＩＴの外面に接触して配置される。超音波センサＳは、制御演算装置２０から出力される送信パルスに基づいて、超音波を内管ＩＴの内部に送出する。また、超音波センサＳは、内管ＩＴの内部からの反射波を受信して、制御演算装置２０に出力する。制御演算装置２０は、超音波センサＳから得られる反射波に基づいて、内管の欠陥（傷）の有無を判定する。
【００２６】
移動装置２２は、超音波センサＳを内管ＩＴの表面に沿って、矢印ｒｏｔ２方向に移動し、内管ＩＴの全周に亘って超音波探傷を実行する。また、移動装置２２は、内管ＩＴの表面に沿って、超音波センサＳを内管ＩＴの軸方向（紙面に垂直な方向）にも移動する。
【００２７】
次に、図４〜図８を用いて、本実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の内容について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の内容を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップＳ００１において、制御演算装置１０は、超音波センサＳ及び移動装置１２を用いて、二重管構造物の外部から、超音波センサＳにより、狭隘部隙間広さを測定する。
【００２９】
ここで、図５〜図８を用いて、本実施形態による、隙間測定方法の内容について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法の原理説明図である。図６は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法の内容を示すフローチャートである。
【００３０】
最初に、図５及び図６により、図４のステップＳ００１における、二重管狭隘部における隙間広さおよび偏心量の計測方法について説明する。
【００３１】
本実施形態による二重管狭隘部における隙間広さ計測方法は、二重管構造物の外管の外面の一周方向において、超音波センサを取り付け、管中心方向へ超音波を送信し、内管および外管の境界面で反射される超音波を受信し、受信時間（路程）を計測することにより、行われる。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、外管ＯＴの内面ＯＴ−ｉで反射した第１反射波（経路ＰＡ４０１）と外管内面ＯＴ−ｉを透過し、内管の外面ＩＴ−ｏで反射した第１反射波（経路ＰＡ４０２）の強度と受信時間（図５（Ｂ））を計測することで求められる。
【００３３】
このとき、経路ＰＡ４０１で伝搬した超音波は経路ＰＡ４０２で伝搬した超音波よりも強い強度で受信される。特に、外管が鋼材、狭隘部が水のように音響インピーダンスが大きく異なる場合は、より顕著になる。図５（Ａ）の経路ＰＡ４０１を伝搬した超音波による受信波形は、図５（Ｂ）の波形Ｐｅ４１１となって現れ、図５（Ａ）の経路ＰＡ４０２を伝搬した超音波による受信波形は、図５（Ｂ）の波形Ｐｅ４１２となって現れる。波形Ｐｅ４１１の到達時刻をｔとする。この二つの波形Ｐｅの受信時間の差、すなわち狭隘部を伝搬した時間をＴとする。狭隘部ＮＰを満たしている媒質の音速をＶとすると、狭隘部の隙間の広さは（ＴＶ／２）となる。
【００３４】
また、このほか、経路ＰＡ４０３のように内管内面にまで到達する経路、経路ＰＡ４０４〜ＰＡ４０７のように多重反射（多重エコー）を起こす経路がある。このうち、経路ＰＡ４０３は異なる媒質を４回透過するため、一般には反射波の強度が低くなる。そのほかの多重エコーによる波形、例えば、Ｐｅ４１１とＰｅ４１５、Ｐｅ４１２とＰｅ４１５、Ｐｅ４１４とＰｅ４１７などを比較することによっても、狭隘部の隙間の広さを求めることが可能である。
【００３５】
基本的には、波形Ｐｅ４１１と波形Ｐｅ４１２の時間差Ｔを用いて、狭隘部の隙間の広さを算出する。これは、波形Ｐｅ４１１と波形Ｐｅ４１２の強度が高いからである。但し、内管ＩＴの音響インピーダンスが狭隘部の媒質のインピーダンスよりもかなり小さい場合、波形Ｐｅ４１２と波形Ｐｅ４１４が重なって観察される場合もある。このような場合には、波形Ｐｅ４１１と波形Ｐｅ４１５の時間差を用いることができる。
【００３６】
次に、図６を用いて、狭隘部の隙間の広さを計測する処理内容について説明する。
【００３７】
最初に、隙間測定装置のオペレータは、制御演算装置１０に、二重管構造物の外管および内管の材質、狭隘部を満たしている材質、二重管構造物設計時の寸法などの初期情報を入力し（ステップＳ５０１）、図５に示した、第１反射波４０１の波形Ｐｅ４１１の強度を基準とし、多重反射波の波形Ｐｅ４１４、Ｐｅ４１６を強度によって弁別する（ステップＳ５０２）。これは、二重管を構成する材質および、狭隘部を満たす媒質の種類がわかれば、得られるピーク強度の予想をたてることができ、また、伝搬距離が長い場合において減衰を考慮する場合は、せいぜい設計時の値を用いて大まかに補正すれば良いからである。
【００３８】
次に、多重反射波の波形Ｐｅ４１４、Ｐｅ４１６以外の波形のピークサーチを行う（ステップＳ５０３）。ただし、外管厚みと外管中音速、狭隘部の隙間広さと狭隘部に満ちている媒質音速の関係上、媒質を伝搬する時間Tと外管を伝搬する時間t’が重なる場合も考えられので、このような場合、残った波形Ｐｅは予測されるピークが入力された初期値から得られた予想値よりも大きく異なっている場合があり、このときエラーを返す（ステップＳ５０４）。こうした場合は、得られた波形Ｐｅに、最初の第一波の波形Ｐｅを元にして、相関処理を行ってからピーク分別してもよい。
【００３９】
分別が終われば、外管の内面で反射した第１反射波（経路ＰＡ４０１）と外管内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波（経路ＰＡ４０２）の反射波をえた受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出する（ステップＳ５０５）。
【００４０】
次に、図７及び図８を用いて、狭隘部の広さの算出方法について説明する。
図７及び図８は、本発明の一実施形態による、狭隘部の広さの算出方法の説明図である。
【００４１】
図７に示すように、外管ＯＴの内面の半径をＲとし、内管ＩＴの外面の半径をｒとする。なお、外管ＯＴの中心は点Ｃ−Ｏであり、内管ＩＴの中心は点Ｃ−Ｉである。超音波センサを第１の位置Ｓ１に設置したとき求められる外管ＯＴの内面と内管ＩＴの外面との隙間をａとする。超音波センサを第２の位置Ｓ２に設置したとき求められる外管ＯＴの内面と内管ＩＴの外面との隙間をｂとする。超音波センサを第１の位置Ｓ１に設置したときと、超音波センサを第２の位置Ｓ２に設置したときに、なす角度をθとする。
【００４２】
図７に示すようにパラメータを設定すると、偏心量Ａは、図８から幾何学的に求めることができて、式（１）で表すことができる。なお、図８における点Ｚ１，Ｚ２は、図７に示す位置Ｚ１，Ｚ２に対応する。
【００４３】
【数１】
【００４４】
ここで、式（１）における変数α、β、γは以下の式（２），式（３），式（４）により表される。
【００４５】
【数２】
【００４６】
【数３】
【００４７】
【数４】
【００４８】
さらに、式（２），式（３），式（４）における変数ｘは、
【００４９】
【数５】
【００５０】
として表される。
【００５１】
制御演算装置１０は、二重管構造物外管の一周方向において、少なくとも２か所の位置にて、同じ算出ステップにより隙間広さを計測する。制御演算装置１０は、２点以上の同一周方向上の異なる位置における隙間広さａ，ｂの算出量によって偏心量Ａを算出することができる。また、制御演算装置１０は、外管内径Ｒと内管外径ｒと偏心量Ａから最小隙間広さＷｍｉｎを算出できる。この最小隙間広さ量によって、検査可否を判別できる。
【００５２】
さらに、二重管構造物のある１周方向における偏心量Ａを求めた後、制御演算装置１０は、移動装置１２により、超音波センサＳの位置を軸方向にずらし、それぞれの位置にて、偏心量Ｂ，Ｃ，…を求め、この２点以上の偏心量および測定点をプロットすることにより、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを予測することができ、これにより検査可否を判別することができる。
【００５３】
なお、以上の説明では、１周方向において、図７に示したように、互いに角度θをなす第１及び第２の位置の２箇所において、それぞれ隙間の広さを求めているが、１周方向において、３箇所以上において、それぞれ隙間の広さを求め、求められた隙間の広さの平均値を算出することで、より正確な隙間の広さを算出することができる。
【００５４】
次に、図４に戻り、制御演算装置１０により、狭隘部隙間広さを測定すると、制御演算装置２０は、狭隘部に非破壊検査を行うセンサあるいは移動機構が挿入可能かを判別することができる。十分な広さ無しと判定された場合は、その時点で記録を残して検査を終了するとよい（ステップＳ００３）。
【００５５】
十分な広さ有りと判定された場合は、検査装置一式を二重管構造物周辺にまでインストールを行い（ステップＳ００２）、検査装置一式の位置決めを行う（ステップＳ００４）。
【００５６】
そして、制御演算装置２０は、移動装置２２により、超音波センサＳを狭隘部に挿入する（ステップＳ００５）。その上で、検査対象個所を検査可能な位置を決定し（ステップＳ００６）、その位置にまでセンサを移動する（ステップＳ００７）。検査対象箇所にまでセンサが届くと、その部分にセンサを固定し（ステップＳ００８）、検査を行い（ステップＳ００９）、データを収録する（ステップＳ０１０）。
【００５７】
これを、検査対象箇所すべてのデータが収録できるまで、繰り返し行う（ステップＳ０１１）。全データの収録が完了すれば、センサ走査を終了し（ステップＳ０１２）、センサを抜き取り（ステップＳ０１３）、検査装置を回収し（ステップＳ０１４）、検査終了となる（ステップＳ０１５）。このような検査手順にすることで、二重管構造物の検査を合理化することができる。
【００５８】
次に、図９を用いて、本発明の一実施形態による、二重管構造物の隙間測定方法に用いるセンサの第１の変形例について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第１の変形例を示す構成図である。
【００５９】
第１のセンサＳ−Ａは、第１のアームＡＲ−Ａに矢印方向に移動可能に保持されている。第２のセンサＳ−Ｂは、第２のアームＡＲ−Ｂに矢印方向に移動可能に保持されている。第１のアームＡＲ−Ａと第２のアームＡＲ−Ｂとは、点Ｃを中心に回動可能に保持されている。
【００６０】
ここで、第１のセンサＳ−Ａを第１のアームＡＲ−Ａ上で移動し、また、第２のセンサＳ−Ｂは、第２のアームＡＲ−Ｂ上で移動し、それぞれのセンサＳ−Ａ，Ｓ−Ｂが外管ＯＴの表面に接触するように、両アームＡＲ−Ａ，ＡＲ−Ｂのなす角度δを調整する。これにより、外管外面の接線方向とセンサ面が一致するようにセンサを外管に設置することができる。そして、精度の高い二重管狭隘部における隙間広さ計測が可能となる。
【００６１】
センサ位置およびセンサ設置の角度を可変にすることで、外管外径が変化した場合にも対応できる。
【００６２】
また、２つのセンサを用いることで、前述の実施形態におけるように、２つの位置における隙間計測時に単一のセンサを移動することが不要となる。前述の実施形態におけるセンサ設置位置のなす角度θは、（１８０度−δ）となる。
【００６３】
次に、図１０を用いて、本発明の一実施形態による、二重管構造物の隙間測定方法に用いるセンサの第２の変形例について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第２の変形例を示す構成図である。
【００６４】
この例では、超音波センサＳ’は、一面が山形形状となっている治具ＪＧと、山形形状の面の内、第１の面に取り付けられた第１の超音波振動子ＥＡと、第２の面に取り付けられた第２の超音波振動子ＥＢとから構成されている
超音波センサＳ’は、振動子ＥＡ，ＥＢの表面が外管ＯＴの外面に接触するように配置される。なお、ここでは、二重管の外管の外径が分かっているものである。これにより、外管外面の接線方向とセンサ面が一致するようにセンサを外管に設置することができる。そして、精度の高い二重管狭隘部における隙間広さ計測が可能となる。
【００６５】
センサ設置の角度は一定であり、センサ設置位置のなす角度は、θである。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。また、二重管構造物に対する非破壊検査手順を合理化し、非破壊検査をリスクなく速やかに行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００６７】
１０，２０…制御演算装置
１２，２２…移動装置
Ｓ…超音波センサ
ＯＴ…外管
ＩＴ…内管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法に係り、特に、二重管構造物の狭隘部の隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二重管構造物の内管と外管との隙間（狭隘部）にセンサやセンサ移動機構を挿入し、内管あるいは外管の非破壊検査を行うニーズがある。二重管構造物は、製造誤差、構造上の負荷などの原因により、外管と内管が同心円状ではない可能性（偏心の可能性）がある。このような狭隘部でのセンサ移動においては、想定以上の偏心が生じていた場合、センサが挿入できず検査を行えない、あるいは、センサが内管と外管に挟まって動かなくなるという問題がある。従って、検査前に狭隘部でのセンサ移動が可能な隙間が保たれているかを調べる必要がある。特に、プラントで長期間使用されることのある二重管構造物では、この狭隘部の広さが経年変化することも考えられるので、隙間の広さを精度よく計測できることが重要となる。
【０００３】
例えば、二重管構造物の端部が開いているような、二重管内部へ直接アクセスしやすい環境下においては、狭隘部に直接アクセスすることで隙間の広さを計測し、センサ挿入および移動が可能であることを判別することはできる。また、狭隘部の広さを内管の内部から超音波探傷装置を用いて計測する方法としては、内管の内面から超音波の送受信を行い、エコー強度比により隙間の大きさを測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３８６４３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、、既設の設備に二重管構造物が組み込まれていた場合、特許文献１記載の方法のように、設備内部より二重管構造物の内管の内側にアクセスして、隙間の広さを計測してから検査可否を判断すると、装置のインストール及び確認作業に時間がかかる、あるいは、隙間の広さ計測のためのセンサが挟まるなどのリスクを伴うという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能な隙間測定装置，隙間測定方法及び非破壊検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、超音波センサと、該超音波センサから超音波が送信するとともに、該超音波センサにより受信した反射波を取り込む制御演算手段とを備え、前記制御演算手段は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めるようにしたものである。
かかる構成により、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記超音波センサを周方向の異なる２点に移動する移動手段を備えるようにしたものである。
【０００９】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記移動手段は、前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動するものであり、前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めるようにしたものである。
【００１０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記超音波センサは、回動可能な第１及び第２のアームに取り付けられ、それぞれ該アームに沿って移動可能な第１及び第２の超音波センサからなるものである。
【００１１】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記超音波センサは、山形形状の面を有する治具の山形部の第１の面に取り付けられた第１の超音波振動子と、第２の面に取り付けられた第２の超音波振動子とからなるものである。
【００１２】
（６）上記（４）又は（５）において、好ましくは、前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動する移動手段を備え、前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めるようにしたものである。
【００１３】
（７）上記目的を達成するために、本発明は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めるようにしたものである。
かかる方法により、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。
【００１４】
（８）上記目的を達成するために、本発明は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求め、前記二重管構造物の内管の外面に第２の超音波センサを設置し、第２の制御演算部により、二重管構造物の検査対象部位において超音波検査を行うようにしたものである。
かかる方法により、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となり、さらに、二重管の隙間に超音波センサを挿入しての内管の非破壊検査が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の隙間測定装置を備えた非破壊検査装置による隙間測定方法及び非破壊検査方法の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による、隙間測定方法の原理説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による、隙間測定方法の内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による、狭隘部の広さの算出方法の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態による、狭隘部の広さの算出方法の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第１の変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第２の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による、二重管構造物の隙間測定方法及び非破壊検査方法について説明する。
最初に、図1及び図２を用いて、本実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成について説明する。
図1及び図２は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の対象となる二重管構造物の構成を示す断面図である。
【００１８】
図１は、二重管構造物の断面形状を示している。二重管構造物とは、第1の管の中に第２の管が存在するような構造物を指す。二重管の内側の管を内管ＩＴとし、内管の二重管の中心側にある面を内管内面ＩＴ−ｉ、外側にあるものを内管外面ＩＴ−ｏと称する。同じく外管ＯＴに対しても、管中心側を外管内面ＯＴ−ｉ、外側を外管外面ＯＴ−ｏと称する。この場合、二重管構造の狭隘部ＮＰとは、内管と外管の間に存在する隙間を指す。狭隘部の広さＷｇは、内管ＩＴと外管ＯＴの中心Ｃが一致している場合、内管外面ＩＴ−ｏと外管内面ＯＴ−ｉの直径の差の二分の一のスペースを指す。
【００１９】
一方、図２は、二重管構造物の内管中心と外管中心が一致しない、すなわち、偏心を起こしている場合を示している。内管中心Ｃ−Ｉと外管中心Ｃ−Ｏの距離を偏心Ａと呼ぶ。また内管中心Ｃ−Ｉと外管中心Ｃ−Ｏを結ぶ軸ＤＩＲ−ａ上には、最小隙間Ｗｍｉｎと最大隙間Ｗｍａｘが存在する。
【００２０】
次に、図３を用いて、本実施形態による、隙間測定装置を備えた非破壊検査装置の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態の隙間測定装置を備えた非破壊検査装置による隙間測定方法及び非破壊検査方法の説明図である。
【００２１】
隙間測定装置は、超音波センサＳと、制御演算装置１０と、移動装置１２とから構成されている。超音波センサＳは、外管ＯＴの外面に接触して配置される。超音波センサＳは、制御演算装置１０から出力される送信パルスに基づいて、超音波を外管ＯＴの内部に送出する。また、超音波センサＳは、外管ＯＴの内部からの反射波を受信して、制御演算装置１０に出力する。制御演算装置１０は、超音波センサＳから得られる反射波に基づいて、内管外面と外管内面との間の隙間Ｗａを算出する。なお、隙間Ｗａの算出方法については、図７を用いて後述する。
【００２２】
移動装置１２は、超音波センサＳを外管ＯＴの表面に沿って、矢印ｒｏｔ１方向に移動し、図示の位置から角度θだけ移動した位置まで移動する。また、移動装置１２は、外管ＯＴの表面に沿って、超音波センサＳを外管ＯＴの軸方向（紙面に垂直な方向）にも移動する。
【００２３】
第１の位置から角度θだけ移動した位置において、超音波センサＳは、制御演算装置１０から出力される送信パルスに基づいて、超音波を外管ＯＴの内部に送出する。また、超音波センサＳは、外管ＯＴの内部からの反射波を受信して、制御演算装置１０に出力する。制御演算装置１０は、超音波センサＳから得られる反射波に基づいて、内管外面と外管内面との間の隙間Ｗｂを算出する。
【００２４】
制御演算装置１０は、２つの隙間Ｗａ，Ｗｂを用いて、外管と内管の偏心量Ａを算出する。偏心量Ａの算出方法については、図７を用いて後述する。制御演算装置１０は、算出された偏心量Ａから最小隙間を算出する。そして、算出された最小隙間を、第２の制御演算装置２０に出力する。
【００２５】
超音波検査装置は、超音波センサＳと、制御演算装置２０と、移動装置２２とから構成されている。超音波センサＳは、内管ＩＴの外面に接触して配置される。超音波センサＳは、制御演算装置２０から出力される送信パルスに基づいて、超音波を内管ＩＴの内部に送出する。また、超音波センサＳは、内管ＩＴの内部からの反射波を受信して、制御演算装置２０に出力する。制御演算装置２０は、超音波センサＳから得られる反射波に基づいて、内管の欠陥（傷）の有無を判定する。
【００２６】
移動装置２２は、超音波センサＳを内管ＩＴの表面に沿って、矢印ｒｏｔ２方向に移動し、内管ＩＴの全周に亘って超音波探傷を実行する。また、移動装置２２は、内管ＩＴの表面に沿って、超音波センサＳを内管ＩＴの軸方向（紙面に垂直な方向）にも移動する。
【００２７】
次に、図４〜図８を用いて、本実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の内容について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法及び非破壊検査方法の内容を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップＳ００１において、制御演算装置１０は、超音波センサＳ及び移動装置１２を用いて、二重管構造物の外部から、超音波センサＳにより、狭隘部隙間広さを測定する。
【００２９】
ここで、図５〜図８を用いて、本実施形態による、隙間測定方法の内容について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法の原理説明図である。図６は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法の内容を示すフローチャートである。
【００３０】
最初に、図５及び図６により、図４のステップＳ００１における、二重管狭隘部における隙間広さおよび偏心量の計測方法について説明する。
【００３１】
本実施形態による二重管狭隘部における隙間広さ計測方法は、二重管構造物の外管の外面の一周方向において、超音波センサを取り付け、管中心方向へ超音波を送信し、内管および外管の境界面で反射される超音波を受信し、受信時間（路程）を計測することにより、行われる。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、外管ＯＴの内面ＯＴ−ｉで反射した第１反射波（経路ＰＡ４０１）と外管内面ＯＴ−ｉを透過し、内管の外面ＩＴ−ｏで反射した第１反射波（経路ＰＡ４０２）の強度と受信時間（図５（Ｂ））を計測することで求められる。
【００３３】
このとき、経路ＰＡ４０１で伝搬した超音波は経路ＰＡ４０２で伝搬した超音波よりも強い強度で受信される。特に、外管が鋼材、狭隘部が水のように音響インピーダンスが大きく異なる場合は、より顕著になる。図５（Ａ）の経路ＰＡ４０１を伝搬した超音波による受信波形は、図５（Ｂ）の波形Ｐｅ４１１となって現れ、図５（Ａ）の経路ＰＡ４０２を伝搬した超音波による受信波形は、図５（Ｂ）の波形Ｐｅ４１２となって現れる。波形Ｐｅ４１１の到達時刻をｔとする。この二つの波形Ｐｅの受信時間の差、すなわち狭隘部を伝搬した時間をＴとする。狭隘部ＮＰを満たしている媒質の音速をＶとすると、狭隘部の隙間の広さは（ＴＶ／２）となる。
【００３４】
また、このほか、経路ＰＡ４０３のように内管内面にまで到達する経路、経路ＰＡ４０４〜ＰＡ４０７のように多重反射（多重エコー）を起こす経路がある。このうち、経路ＰＡ４０３は異なる媒質を４回透過するため、一般には反射波の強度が低くなる。そのほかの多重エコーによる波形、例えば、Ｐｅ４１１とＰｅ４１５、Ｐｅ４１２とＰｅ４１５、Ｐｅ４１４とＰｅ４１７などを比較することによっても、狭隘部の隙間の広さを求めることが可能である。
【００３５】
基本的には、波形Ｐｅ４１１と波形Ｐｅ４１２の時間差Ｔを用いて、狭隘部の隙間の広さを算出する。これは、波形Ｐｅ４１１と波形Ｐｅ４１２の強度が高いからである。但し、内管ＩＴの音響インピーダンスが狭隘部の媒質のインピーダンスよりもかなり小さい場合、波形Ｐｅ４１２と波形Ｐｅ４１４が重なって観察される場合もある。このような場合には、波形Ｐｅ４１１と波形Ｐｅ４１５の時間差を用いることができる。
【００３６】
次に、図６を用いて、狭隘部の隙間の広さを計測する処理内容について説明する。
【００３７】
最初に、隙間測定装置のオペレータは、制御演算装置１０に、二重管構造物の外管および内管の材質、狭隘部を満たしている材質、二重管構造物設計時の寸法などの初期情報を入力し（ステップＳ５０１）、図５に示した、第１反射波４０１の波形Ｐｅ４１１の強度を基準とし、多重反射波の波形Ｐｅ４１４、Ｐｅ４１６を強度によって弁別する（ステップＳ５０２）。これは、二重管を構成する材質および、狭隘部を満たす媒質の種類がわかれば、得られるピーク強度の予想をたてることができ、また、伝搬距離が長い場合において減衰を考慮する場合は、せいぜい設計時の値を用いて大まかに補正すれば良いからである。
【００３８】
次に、多重反射波の波形Ｐｅ４１４、Ｐｅ４１６以外の波形のピークサーチを行う（ステップＳ５０３）。ただし、外管厚みと外管中音速、狭隘部の隙間広さと狭隘部に満ちている媒質音速の関係上、媒質を伝搬する時間Tと外管を伝搬する時間t’が重なる場合も考えられので、このような場合、残った波形Ｐｅは予測されるピークが入力された初期値から得られた予想値よりも大きく異なっている場合があり、このときエラーを返す（ステップＳ５０４）。こうした場合は、得られた波形Ｐｅに、最初の第一波の波形Ｐｅを元にして、相関処理を行ってからピーク分別してもよい。
【００３９】
分別が終われば、外管の内面で反射した第１反射波（経路ＰＡ４０１）と外管内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波（経路ＰＡ４０２）の反射波をえた受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出する（ステップＳ５０５）。
【００４０】
次に、図７及び図８を用いて、狭隘部の広さの算出方法について説明する。
図７及び図８は、本発明の一実施形態による、狭隘部の広さの算出方法の説明図である。
【００４１】
図７に示すように、外管ＯＴの内面の半径をＲとし、内管ＩＴの外面の半径をｒとする。なお、外管ＯＴの中心は点Ｃ−Ｏであり、内管ＩＴの中心は点Ｃ−Ｉである。超音波センサを第１の位置Ｓ１に設置したとき求められる外管ＯＴの内面と内管ＩＴの外面との隙間をａとする。超音波センサを第２の位置Ｓ２に設置したとき求められる外管ＯＴの内面と内管ＩＴの外面との隙間をｂとする。超音波センサを第１の位置Ｓ１に設置したときと、超音波センサを第２の位置Ｓ２に設置したときに、なす角度をθとする。
【００４２】
図７に示すようにパラメータを設定すると、偏心量Ａは、図８から幾何学的に求めることができて、式（１）で表すことができる。なお、図８における点Ｚ１，Ｚ２は、図７に示す位置Ｚ１，Ｚ２に対応する。
【００４３】
【数１】
【００４４】
ここで、式（１）における変数α、β、γは以下の式（２），式（３），式（４）により表される。
【００４５】
【数２】
【００４６】
【数３】
【００４７】
【数４】
【００４８】
さらに、式（２），式（３），式（４）における変数ｘは、
【００４９】
【数５】
【００５０】
として表される。
【００５１】
制御演算装置１０は、二重管構造物外管の一周方向において、少なくとも２か所の位置にて、同じ算出ステップにより隙間広さを計測する。制御演算装置１０は、２点以上の同一周方向上の異なる位置における隙間広さａ，ｂの算出量によって偏心量Ａを算出することができる。また、制御演算装置１０は、外管内径Ｒと内管外径ｒと偏心量Ａから最小隙間広さＷｍｉｎを算出できる。この最小隙間広さ量によって、検査可否を判別できる。
【００５２】
さらに、二重管構造物のある１周方向における偏心量Ａを求めた後、制御演算装置１０は、移動装置１２により、超音波センサＳの位置を軸方向にずらし、それぞれの位置にて、偏心量Ｂ，Ｃ，…を求め、この２点以上の偏心量および測定点をプロットすることにより、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを予測することができ、これにより検査可否を判別することができる。
【００５３】
なお、以上の説明では、１周方向において、図７に示したように、互いに角度θをなす第１及び第２の位置の２箇所において、それぞれ隙間の広さを求めているが、１周方向において、３箇所以上において、それぞれ隙間の広さを求め、求められた隙間の広さの平均値を算出することで、より正確な隙間の広さを算出することができる。
【００５４】
次に、図４に戻り、制御演算装置１０により、狭隘部隙間広さを測定すると、制御演算装置２０は、狭隘部に非破壊検査を行うセンサあるいは移動機構が挿入可能かを判別することができる。十分な広さ無しと判定された場合は、その時点で記録を残して検査を終了するとよい（ステップＳ００３）。
【００５５】
十分な広さ有りと判定された場合は、検査装置一式を二重管構造物周辺にまでインストールを行い（ステップＳ００２）、検査装置一式の位置決めを行う（ステップＳ００４）。
【００５６】
そして、制御演算装置２０は、移動装置２２により、超音波センサＳを狭隘部に挿入する（ステップＳ００５）。その上で、検査対象個所を検査可能な位置を決定し（ステップＳ００６）、その位置にまでセンサを移動する（ステップＳ００７）。検査対象箇所にまでセンサが届くと、その部分にセンサを固定し（ステップＳ００８）、検査を行い（ステップＳ００９）、データを収録する（ステップＳ０１０）。
【００５７】
これを、検査対象箇所すべてのデータが収録できるまで、繰り返し行う（ステップＳ０１１）。全データの収録が完了すれば、センサ走査を終了し（ステップＳ０１２）、センサを抜き取り（ステップＳ０１３）、検査装置を回収し（ステップＳ０１４）、検査終了となる（ステップＳ０１５）。このような検査手順にすることで、二重管構造物の検査を合理化することができる。
【００５８】
次に、図９を用いて、本発明の一実施形態による、二重管構造物の隙間測定方法に用いるセンサの第１の変形例について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第１の変形例を示す構成図である。
【００５９】
第１のセンサＳ−Ａは、第１のアームＡＲ−Ａに矢印方向に移動可能に保持されている。第２のセンサＳ−Ｂは、第２のアームＡＲ−Ｂに矢印方向に移動可能に保持されている。第１のアームＡＲ−Ａと第２のアームＡＲ−Ｂとは、点Ｃを中心に回動可能に保持されている。
【００６０】
ここで、第１のセンサＳ−Ａを第１のアームＡＲ−Ａ上で移動し、また、第２のセンサＳ−Ｂは、第２のアームＡＲ−Ｂ上で移動し、それぞれのセンサＳ−Ａ，Ｓ−Ｂが外管ＯＴの表面に接触するように、両アームＡＲ−Ａ，ＡＲ−Ｂのなす角度δを調整する。これにより、外管外面の接線方向とセンサ面が一致するようにセンサを外管に設置することができる。そして、精度の高い二重管狭隘部における隙間広さ計測が可能となる。
【００６１】
センサ位置およびセンサ設置の角度を可変にすることで、外管外径が変化した場合にも対応できる。
【００６２】
また、２つのセンサを用いることで、前述の実施形態におけるように、２つの位置における隙間計測時に単一のセンサを移動することが不要となる。前述の実施形態におけるセンサ設置位置のなす角度θは、（１８０度−δ）となる。
【００６３】
次に、図１０を用いて、本発明の一実施形態による、二重管構造物の隙間測定方法に用いるセンサの第２の変形例について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による、隙間測定方法に用いるセンサの第２の変形例を示す構成図である。
【００６４】
この例では、超音波センサＳ’は、一面が山形形状となっている治具ＪＧと、山形形状の面の内、第１の面に取り付けられた第１の超音波振動子ＥＡと、第２の面に取り付けられた第２の超音波振動子ＥＢとから構成されている
超音波センサＳ’は、振動子ＥＡ，ＥＢの表面が外管ＯＴの外面に接触するように配置される。なお、ここでは、二重管の外管の外径が分かっているものである。これにより、外管外面の接線方向とセンサ面が一致するようにセンサを外管に設置することができる。そして、精度の高い二重管狭隘部における隙間広さ計測が可能となる。
【００６５】
センサ設置の角度は一定であり、センサ設置位置のなす角度は、θである。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、二重管構造物全体の狭隘部の広さを検査前に外管の外面から精度よく計測可能となる。また、二重管構造物に対する非破壊検査手順を合理化し、非破壊検査をリスクなく速やかに行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００６７】
１０，２０…制御演算装置
１２，２２…移動装置
Ｓ…超音波センサ
ＯＴ…外管
ＩＴ…内管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波センサと、該超音波センサから超音波が送信するとともに、該超音波センサにより受信した反射波を取り込む制御演算手段とを備え、
前記制御演算手段は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサを周方向の異なる２点に移動する移動手段を備えることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の隙間測定装置において、
前記移動手段は、前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動するものであり、
前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサは、回動可能な第１及び第２のアームに取り付けられ、それぞれ該アームに沿って移動可能な第１及び第２の超音波センサからなることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサは、山形形状の面を有する治具の山形部の第１の面に取り付けられた第１の超音波振動子と、第２の面に取り付けられた第２の超音波振動子とからなることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項６】
請求項４若しくは請求項５のいずれかに記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動する移動手段を備え、
前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項７】
二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、
制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めることを特徴とする隙間測定方法。
【請求項８】
二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、
制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求め、
前記二重管構造物の内管の外面に第２の超音波センサを設置し、
第２の制御演算部により、二重管構造物の検査対象部位において超音波検査を行うことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項１】
超音波センサと、該超音波センサから超音波が送信するとともに、該超音波センサにより受信した反射波を取り込む制御演算手段とを備え、
前記制御演算手段は、二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサを周方向の異なる２点に移動する移動手段を備えることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の隙間測定装置において、
前記移動手段は、前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動するものであり、
前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサは、回動可能な第１及び第２のアームに取り付けられ、それぞれ該アームに沿って移動可能な第１及び第２の超音波センサからなることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサは、山形形状の面を有する治具の山形部の第１の面に取り付けられた第１の超音波振動子と、第２の面に取り付けられた第２の超音波振動子とからなることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項６】
請求項４若しくは請求項５のいずれかに記載の隙間測定装置において、
前記超音波センサを前記二重管構造物の軸方向に移動する移動手段を備え、
前記制御演算部は、二重管構造物全体の偏心を求め、構造物全体の最小隙間広さを求めることを特徴とする隙間測定装置。
【請求項７】
二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、
制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求めることを特徴とする隙間測定方法。
【請求項８】
二重管構造物の外管の外面に設置した前記超音波センサにより前記二重管の中心方向へ超音波を送信し、
制御演算部により、前記外管の内面で反射した第１反射波と、前記外管の内面を透過し、内管の外面で反射した第１反射波とから、多重反射波が表示される受信時間に基づいて、狭隘部の隙間の広さを算出し、周方向の異なる２点以上で計測された前記狭隘部の隙間の広さに基づいて、前記二重管構造物の偏心量を求め、
前記二重管構造物の内管の外面に第２の超音波センサを設置し、
第２の制御演算部により、二重管構造物の検査対象部位において超音波検査を行うことを特徴とする非破壊検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
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【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５７１８０（Ｐ２０１１−２５７１８０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９９３８（Ｐ２０１０−１２９９３８）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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