電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置
【課題】 対象物のサイズや形状等に関わらず、簡素な構成でより高精度に鋼材の減肉を検出することの可能な電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置を提供すること。
【解決手段】 電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する。送信子と受信子を各々有する一対の第一、第二センサ２，３を設ける。これら第一、第二センサ２，３は互いに逆極性となるように配置される。第一センサ２及び第二センサ３双方の近傍に位置する鋼材１０１の減肉を検出する。
【解決手段】 電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する。送信子と受信子を各々有する一対の第一、第二センサ２，３を設ける。これら第一、第二センサ２，３は互いに逆極性となるように配置される。第一センサ２及び第二センサ３双方の近傍に位置する鋼材１０１の減肉を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置に関する。さらに詳しくは、電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に前記送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の如き電磁波パルスを利用した検査方法としては、例えば、特許文献１〜３に記載の発明が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、同文献の図１に記載の如く、電磁波パルスを送信する送信子と受信する受信子とが一対並列に記載されている。しかし、特許文献１に記載の発明においては、肉厚測定する試験体は、配管径サイズとして２００Ａ又は３００Ａ以上の大口径の鋼管等であり、例えば、配管径２００Ａ以下の鋼管等に対して適用困難であり、また配管径２００Ａ以上の鋼管や平板等の試験体に適用した場合には検出精度が低く、肉厚測定による減肉率の測定精度は不十分なものであった。さらに、試験体の大きさに比して送信子と受信子とが配置される位置は実質的に同一位置となり、電磁波パルスを送受信する１のセンサにて肉厚測定を行っていると捉えることができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の発明は、１のアレイセンサにて電磁波信号を送受信している。しかし、電磁波パルスは広範囲な広がりを持って送信されるため、電磁波パルスを送受信する送信子と受信子とが対をなす一つのセンサでは、受信される信号は電磁波パルスの広がる範囲内の信号が平均化された信号となり、特に小径鋼管においては減肉による信号の変化を十分に検出することができず、正確に減肉を検出することが困難であった。
【０００５】
また、特許文献３に記載の発明は、励磁コイルと検出コイルを鋼材を挟んで配置しているため、測定箇所が制限されていた。
【特許文献１】特開２００５−１２７９２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０６８２３号公報
【特許文献３】特開２００１−５６２０２号公報
【発明の開示】
【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、対象物のサイズや形状等に関わらず、簡素な構成でより高精度に鋼材の減肉を検出することの可能な電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出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、本発明に係る電磁波パルスによる減肉検出方法の特徴は、電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に前記送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する電磁波パルスによる減肉検出方法において、前記送信子と前記受信子を各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することにある。
【０００８】
電磁波パルスは、センサの周辺の長さに応じて広がりをもって送信され、且つ送信された電磁波パルスは製造条件や形状等の異方性の影響を受けるが、鋼板の長手方向に流れる性格を有していることが見いだされた。また、一対の第一、第二センサを逆極性となるように配置することにより、この第一、第二センサは互いに反対方向へ電磁波パルスを送信すると共に、その送信された電磁波パルスに起因する鋼材からの電磁波信号を前記受信子で受信することができる。よって、上記特徴構成により、送信された電磁波パルスをセンサ間の鋼材を通過させることができると共に、そのセンサ間の鋼材を通過する電磁波パルスに起因する鋼材からの電磁波信号をより多く検出することが可能となり、正確に鋼材の減肉を検出することが可能となる。
【０００９】
そして、前記第一センサ及び前記第二センサが前記鋼材の長手方向に沿って配置することが望ましい。
【００１０】
また、前記第一センサと前記第二センサが上面視方形あるいは楕円形に形成され、その長辺もしくは長軸が長手方向に対し垂直となるように配置しても構わない。また、前記鋼材が断熱材と外装材に覆われていても構わない。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電磁波パルスによる減肉検出装置の特徴は、電磁波パルスの送信子と受信子とを有し、これら送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に電磁波パルスを送受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する上記のいずれかに記載の電磁波パルスによる減肉検出方法に用いることの可能な電磁波パルスによる減肉検出装置において、前記送信子と前記受信子とを各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することにある。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明に係る電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置の特徴によれば、対象物のサイズや形状等に関わらず、簡素な構成でより高精度に鋼材の減肉を検出することが可能となった。
【００１３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１に示すように、本発明に係る減肉検出装置１は、電磁波パルスを送受信する一対の第一センサ２及び第二センサ３と、一対の第一センサ２及び第二センサ３を制御するための制御器４と、受信波形を解析するためのパーソナルコンピュータ５とを備えている。試験体Ｎは、欠陥部１０１ａの形成された鋼板１０１を断熱材１０２で覆い、さらにその表面を外装材１０３で被覆している。通常、鋼板１０１は鋼管等であり、欠陥部１０１ａは腐食等により鋼板１０１表面に形成される。
【００１５】
図２に示すように、一対の第一、第二センサ２，３は、平面視長方形を呈し、ボビン２１，３１に電磁波パルスを送信する送信子となる励磁コイル２２，３２と、励磁コイル２２，３２から送信された電磁波パルスにより励磁される鋼板１０１からの電磁波信号を受信する受信子となる検出コイル２３，３３が巻回されている。なお、減肉は鋼材１０１表面に形成されている場合に限られず、鋼材１０１内面に形成されている場合であっても検出可能である。
【００１６】
この一対の第一、第二センサ２，３は、試験体Ｎの外装材１０３上に試験体Ｎの長手方向に対し、第一、第二センサ２，３の長辺ａが垂直となるように適宜間隔をおいて配置されている。図３（ａ）に示すように、この励磁コイル２２，３２から送信される電磁波パルスは、第一、第二センサ２，３の周辺の長さに応じて広がりをもって送信される。また、電磁波パルスは配管鋼板１０１の長手方向に流れる性格を有している。よって、電磁波パルスは短辺ｂ１，ｂ２側よりも長辺ａ１，ａ２側から多く送受信される。
【００１７】
加えて、第一センサ２と第二センサ３とは電磁波パルスの送信方向が異なるように、制御器４は第一、第二センサ２，３の各コイルに流す電流の向きを反対方向となるように制御する。この制御により第一センサ２と第二センサ３とは互いに逆極性となる。図３（ｂ）に示すように、第一センサ２から送信される電磁波パルスは鋼材１０１に対して送信される一方、第二センサ３から送信される電磁波パルスは、第一センサ２の送信方向と反対方向の上向きに送信される。なお、図３（ａ）の第一、第二センサ下に示す記号は、第一センサ２と第二センサ３からの電磁波パルスの送信方向が逆向きであることを表す。また、同図図中の矢印は、第一、第二センサからの電磁波パルスの広がりを模式的に示したものであって、図３（ｂ）と矛盾した電磁波パルスの送信を意味するものではない。また、電磁波パルスは配管鋼板１０１の長手方向に流れる性格を有している。
【００１８】
その結果、図３（ａ）に示すように、第一センサ２から送信される電磁波パルスは周囲に広がりをもって送信されるものの、配管の長手方向に位置する隣の第二センサ３に向かう電磁波パルスの割合は、他の方向に向かうものより相対的に多くなる。よって、図３（ｂ）のように、第一センサ２から送信された電磁波パルスの多くの部分は第一センサ２と第二センサ３の直下付近の配管部を通過して第二センサ３に向かうことになる。なお、電磁波パルスは周囲の各方向に広がりを有しているが、図３（ｂ）では模式的に相対的に割合の多い第一センサ２と第二センサ３の間を通過する電磁波パルスを誇張して示している。
【００１９】
このように、一対の第一、第二センサを電磁波パルスの送信方向が反対方向となる逆極性に配置することにより、第一、第二センサ２，３間の鋼材を通過する電磁波パルスの割合を相対的に多くすることができ、送信される電磁波パルスに起因する鋼板１０１からの電磁波信号を効果的に検出することができる。
【００２０】
よって、鋼板１０１の長手方向に対しセンサ２，３の長辺ａ１，ａ２が垂直となるように一対の第一、第二センサ２，３を配置すると共に、第一センサ２と第二センサからの電磁波パルスの送信方向を反対方向となるよう第一、第二センサを互いに逆極性となるように配置することにより、第一、第二センサ２，３間の鋼材を通過する電磁波パルスに起因する鋼板１０１からの電磁波信号をより多く検出することができ、センサ２，３間に存在する減肉を高精度に検出することが可能となる。
【００２１】
図４（ａ）は電磁波パルスを送信した後における受信波形を示すグラフであり、横軸は時間軸、縦軸は測定した受信強度を示すと共にいずれも対数目盛で表示してある。同図に示すように、受信波形Ｆは、変化点Ｐにおいて略直線部ＦＬと曲線部ＦＲとに大別できる。この変化点Ｐの時間ｔは鋼材の肉厚に対応する値である。
【００２２】
発明者らは、肉厚変化による受信信号の変化について実験を行った。なお、図４（ｂ）はリフトオフ距離（センサと鋼材面との離隔距離であり、断熱材等を有するときは断熱材等の厚さを含む。）が１００ｍｍの場合の受信信号を示し、（ｃ）はリフトオフ距離が２００ｍｍの場合の受信信号を示す。これらの図に示すように、肉厚が増加する場合には変化点の時間は長時間側にずれ、肉厚が減少する場合には変化点の時間は短時間側にずれることが判明した。
【００２３】
さらに、肉厚を固定しリフトオフ距離を変化させて測定した場合の受信信号を図４（ｄ）に示す。同図に示すように、リフトオフ距離を変化させても上述の変化点の移動がないことが確認できた。よって、検査対象である鋼材１０１の肉厚は既知であるから、鋼材１０１の健全部の変化点の時間と受信波形の変化点の時間を相対比較することにより、相対減肉率を求めることができ、この相対減肉率から鋼材１０１の減肉の検出が可能となることが確認された。さらに、鋼材１０１の肉厚が既知でない場合であっても、健全部と思われる箇所を基準にした相対減肉率の変化から鋼材１０１の減肉部位を推定することが可能であることが分かった。なお、上記特許文献１に記載の技術においても、受信信号及び減肉部位の検出は可能であるが、上述したように、検出可能な試験体は大口径の鋼管等に限られる。しかし、本実施形態においては、従来適用できなかった小・中口径鋼管等に対しても適用することができ、且つ測定精度も大きく向上し定量的な減肉測定が可能であることが判明した。
【００２４】
なお、本実施形態において、第一、第二センサ２，３には平面視長方形の角型センサを用いたが、センサの形状は平面視長方形に限られず、正方形等であってもよい。さらに、角型に限られず、例えば平面視円形の円型センサ、楕円形センサや他の多角形センサ等種々の形状のセンサを第一、第二センサ２，３として用いても構わない。但し、センサの長辺又は長軸が長手方向に対し垂直となるよう配置できる方形や楕円形のセンサの方が検出性能が高い。
【実施例１】
【００２５】
次に、図１、５を参照しながら、第一実施例について説明する。
図１において、配管鋼材１０１の肉厚Ｌ１＝５．５ｍｍの直径ｄ＝６０．５ｍｍの鋼管（いわゆる小口径鋼管）に、鋼管上面の半円周面に平面視略方形の減肉である欠陥部１０１ａを形成した。欠陥部１０１ａの深さＬ３＝３．５ｍｍ、減肉長さＷ＝１５０ｍｍ、断熱材１０２の厚さＬ４＝３５ｍｍとし、鉄製外装材１０３の上から数種類のセンサで測定した結果を図５（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図５（ａ）は平面視円型及び角型の各円型及び角型単一センサと、平面視円型及び角型の各一対の第一、第二センサからなる円型及び角型ペアセンサとを用いてそれぞれ長手方向の測定位置を変えて測定したデータを示し、図５（ｂ）は大きさの異なる３種類の平面視角型の一対の第一、第二センサからなる角型ペアセンサをそれぞれ長手方向の測定位置を変えて測定したデータを示す。各グラフとも、欠陥部１０１ａの中心位置を測定位置の基準位置とする。
【００２６】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、単一センサにおいては欠陥部の位置においても相対肉厚値はほぼ横ばいでとなり、欠陥部を検出することができなかった。一方、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、一対の第一、第二センサからなるペアセンサを用いて測定位置を変えて測定した場合には、欠陥部１０１ａの長さとなる−７５ｍｍ〜＋７５ｍｍの範囲内において、相対肉厚値が減少した。これは、従来の単一コイルのセンサに比べ、一対の第一、第二センサによるペアセンサでは、センサ間の欠陥部１０１ａ付近に電磁波パルスがより多い比率で通過するため、その欠陥部１０１ａを通過した電磁波パルスに起因する鋼材１０１からの電磁波信号を確実に検出することができたことによるためと考えられる。
【実施例２】
【００２７】
次に、図１，６を参照しながら、第二実施例を説明する。
図１において、配管鋼材１０１の肉厚Ｌ１＝８．６ｍｍの直径ｄ＝１１４．３ｍｍの鋼管（いわゆる中口径鋼管）に、円周方向の幅８０ｍｍの減肉である欠陥部１０１ａを形成した。欠陥部１０１ａの深さＬ３＝５ｍｍ、減肉長さＷ＝４００ｍｍ、断熱材１０２の厚さＬ４＝５０ｍｍとし、鉄製の外装材１０３の上から数種類のセンサで測定した結果を図６（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図６（ａ）は円型及び角型の各単一センサと、円型及び角型の各一対の第一、第二センサからなるペアセンサとを用いて長手方向のそれぞれ測定位置を変えて測定したデータを示し、図６（ｂ）は大きさの異なる３種類の平面視角型の一対の第一、第二センサからなる角型ペアセンサをそれぞれ長手方向の測定位置を変えて測定したデータを示す。各グラフとも、欠陥部１０１ａの中心位置を測定位置の基準位置とする。
【００２８】
図６（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例においても、上述の実施例１と同様に一対の第一、第二センサからなるペアセンサにおいて、欠陥部１０１ａの範囲を確実に検出することができ、単一コイルの場合には欠陥部１０１ａを検出することができなかった。
【００２９】
上記各実施例に示すように、送信と受信とが対をなす単一のコイルセンサに比べ、送信と受信とが対をなすコイルセンサを一対に用いるペアセンサの方が鋼材の減肉の検出精度が優れている。小径鋼管の試験体Ｎにおいて、一対の第一、第二センサ２，３により、センサ２，３間の鋼材１０１を通過する電磁波パルスに起因する鋼材１０１からの電磁波信号を第一、第二センサ２，３にて受信することができ、正確に鋼材１０１の減肉を検出することが可能となる。
【００３０】
最後に本発明のその他の実施形態の可能性について言及する。
上記実施形態では、試験体Ｎとして小径管状のものを用いた。しかし、本発明は、小径管状のもの限らず、中・大径管状のものや表面が屈曲した管やタンク、塔等の容器や平板状鋼材等、種々の形状のものに対しても適用可能である。
【００３１】
また、上記実施形態では、鋼材に断熱材及び外装材が取り付けられた試験体を用いた。しかし、断熱材及び外装材を有する試験体に限られず、これらが設けられていない試験体に対しても適用が可能である。
【００３２】
また、上記実施形態において、励磁コイルを外側に検出コイルを内側に巻回させたが、これに限定されるものではない。
【００３３】
また、上記実施形態において、第一センサと第二センサが逆極性となるようコイルに流れる電流の向きを制御部にて制御した。しかし、これに限られず、コイルの電気接続を反対にすることにより、第一センサと第二センサとが逆極性となるよう配置することもできる。また、同一極性の第一、第二センサのいずれか一方を上下反転させることによって逆極性としても構わない。
【００３４】
なお、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に電磁波パルスを送受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により鋼材の肉厚を測定する電磁波パルスによる減肉検出方法であり、例えば、保温材に保護された配管や容器等の腐食検査に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る減肉検出方法を実施するための減肉検出装置のブロック図である。
【図２】第一、第二センサの配置を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】電磁波パルスの広がりを示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】受信子による受信信号を示し、横軸は時間軸、縦軸は受信強度を示すグラフであり、（ａ）は対数軸によるグラフ、（ｂ）保温材が１００ｍｍの試験体における受信信号を示すグラフ、（ｃ）は保温材が２００ｍｍの試験体における受信信号を示すグラフ、（ｄ）は肉厚が６ｍｍの試験体における受信信号を示すグラフである。
【図５】第一の実施例に係る測定位置と相対減肉値の関係を表すグラフであり、（ａ）は円型及び角型の単一センサ及びペアセンサによる測定結果、（ｂ）は３種類の角型のペアセンサによる測定結果を示す。
【図６】第二の実施例に係る測定位置と相対減肉値の関係を表すグラフであり、（ａ）は円型及び角型の単一センサ及びペアセンサによる測定結果、（ｂ）は３種類の角型のペアセンサによる測定結果を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１：減肉検出装置、２：第一センサ、３：第二センサ、４：制御器、５：パーソナルコンピュータ、２１：ボビン、２２：励磁コイル（送信子）、２３：検出コイル（受信子）、３１：ボビン、３２：励磁コイル（送信子）、３３：検出コイル（受信子）、１０１：鋼板、１０１ａ：欠陥部、１０２：保温材、１０３：外装材、ａ１，ａ２：長辺、ｂ１，ｂ２：短辺、Ｆ：受信波形、ＦＬ：略直線部、ＦＲ：曲線部、Ｎ：試験体、Ｐ：変化点、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置に関する。さらに詳しくは、電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に前記送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の如き電磁波パルスを利用した検査方法としては、例えば、特許文献１〜３に記載の発明が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、同文献の図１に記載の如く、電磁波パルスを送信する送信子と受信する受信子とが一対並列に記載されている。しかし、特許文献１に記載の発明においては、肉厚測定する試験体は、配管径サイズとして２００Ａ又は３００Ａ以上の大口径の鋼管等であり、例えば、配管径２００Ａ以下の鋼管等に対して適用困難であり、また配管径２００Ａ以上の鋼管や平板等の試験体に適用した場合には検出精度が低く、肉厚測定による減肉率の測定精度は不十分なものであった。さらに、試験体の大きさに比して送信子と受信子とが配置される位置は実質的に同一位置となり、電磁波パルスを送受信する１のセンサにて肉厚測定を行っていると捉えることができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の発明は、１のアレイセンサにて電磁波信号を送受信している。しかし、電磁波パルスは広範囲な広がりを持って送信されるため、電磁波パルスを送受信する送信子と受信子とが対をなす一つのセンサでは、受信される信号は電磁波パルスの広がる範囲内の信号が平均化された信号となり、特に小径鋼管においては減肉による信号の変化を十分に検出することができず、正確に減肉を検出することが困難であった。
【０００５】
また、特許文献３に記載の発明は、励磁コイルと検出コイルを鋼材を挟んで配置しているため、測定箇所が制限されていた。
【特許文献１】特開２００５−１２７９２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０６８２３号公報
【特許文献３】特開２００１−５６２０２号公報
【発明の開示】
【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、対象物のサイズや形状等に関わらず、簡素な構成でより高精度に鋼材の減肉を検出することの可能な電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出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、本発明に係る電磁波パルスによる減肉検出方法の特徴は、電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に前記送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する電磁波パルスによる減肉検出方法において、前記送信子と前記受信子を各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することにある。
【０００８】
電磁波パルスは、センサの周辺の長さに応じて広がりをもって送信され、且つ送信された電磁波パルスは製造条件や形状等の異方性の影響を受けるが、鋼板の長手方向に流れる性格を有していることが見いだされた。また、一対の第一、第二センサを逆極性となるように配置することにより、この第一、第二センサは互いに反対方向へ電磁波パルスを送信すると共に、その送信された電磁波パルスに起因する鋼材からの電磁波信号を前記受信子で受信することができる。よって、上記特徴構成により、送信された電磁波パルスをセンサ間の鋼材を通過させることができると共に、そのセンサ間の鋼材を通過する電磁波パルスに起因する鋼材からの電磁波信号をより多く検出することが可能となり、正確に鋼材の減肉を検出することが可能となる。
【０００９】
そして、前記第一センサ及び前記第二センサが前記鋼材の長手方向に沿って配置することが望ましい。
【００１０】
また、前記第一センサと前記第二センサが上面視方形あるいは楕円形に形成され、その長辺もしくは長軸が長手方向に対し垂直となるように配置しても構わない。また、前記鋼材が断熱材と外装材に覆われていても構わない。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電磁波パルスによる減肉検出装置の特徴は、電磁波パルスの送信子と受信子とを有し、これら送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に電磁波パルスを送受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する上記のいずれかに記載の電磁波パルスによる減肉検出方法に用いることの可能な電磁波パルスによる減肉検出装置において、前記送信子と前記受信子とを各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することにある。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明に係る電磁波パルスによる減肉検出方法及び減肉検出装置の特徴によれば、対象物のサイズや形状等に関わらず、簡素な構成でより高精度に鋼材の減肉を検出することが可能となった。
【００１３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１に示すように、本発明に係る減肉検出装置１は、電磁波パルスを送受信する一対の第一センサ２及び第二センサ３と、一対の第一センサ２及び第二センサ３を制御するための制御器４と、受信波形を解析するためのパーソナルコンピュータ５とを備えている。試験体Ｎは、欠陥部１０１ａの形成された鋼板１０１を断熱材１０２で覆い、さらにその表面を外装材１０３で被覆している。通常、鋼板１０１は鋼管等であり、欠陥部１０１ａは腐食等により鋼板１０１表面に形成される。
【００１５】
図２に示すように、一対の第一、第二センサ２，３は、平面視長方形を呈し、ボビン２１，３１に電磁波パルスを送信する送信子となる励磁コイル２２，３２と、励磁コイル２２，３２から送信された電磁波パルスにより励磁される鋼板１０１からの電磁波信号を受信する受信子となる検出コイル２３，３３が巻回されている。なお、減肉は鋼材１０１表面に形成されている場合に限られず、鋼材１０１内面に形成されている場合であっても検出可能である。
【００１６】
この一対の第一、第二センサ２，３は、試験体Ｎの外装材１０３上に試験体Ｎの長手方向に対し、第一、第二センサ２，３の長辺ａが垂直となるように適宜間隔をおいて配置されている。図３（ａ）に示すように、この励磁コイル２２，３２から送信される電磁波パルスは、第一、第二センサ２，３の周辺の長さに応じて広がりをもって送信される。また、電磁波パルスは配管鋼板１０１の長手方向に流れる性格を有している。よって、電磁波パルスは短辺ｂ１，ｂ２側よりも長辺ａ１，ａ２側から多く送受信される。
【００１７】
加えて、第一センサ２と第二センサ３とは電磁波パルスの送信方向が異なるように、制御器４は第一、第二センサ２，３の各コイルに流す電流の向きを反対方向となるように制御する。この制御により第一センサ２と第二センサ３とは互いに逆極性となる。図３（ｂ）に示すように、第一センサ２から送信される電磁波パルスは鋼材１０１に対して送信される一方、第二センサ３から送信される電磁波パルスは、第一センサ２の送信方向と反対方向の上向きに送信される。なお、図３（ａ）の第一、第二センサ下に示す記号は、第一センサ２と第二センサ３からの電磁波パルスの送信方向が逆向きであることを表す。また、同図図中の矢印は、第一、第二センサからの電磁波パルスの広がりを模式的に示したものであって、図３（ｂ）と矛盾した電磁波パルスの送信を意味するものではない。また、電磁波パルスは配管鋼板１０１の長手方向に流れる性格を有している。
【００１８】
その結果、図３（ａ）に示すように、第一センサ２から送信される電磁波パルスは周囲に広がりをもって送信されるものの、配管の長手方向に位置する隣の第二センサ３に向かう電磁波パルスの割合は、他の方向に向かうものより相対的に多くなる。よって、図３（ｂ）のように、第一センサ２から送信された電磁波パルスの多くの部分は第一センサ２と第二センサ３の直下付近の配管部を通過して第二センサ３に向かうことになる。なお、電磁波パルスは周囲の各方向に広がりを有しているが、図３（ｂ）では模式的に相対的に割合の多い第一センサ２と第二センサ３の間を通過する電磁波パルスを誇張して示している。
【００１９】
このように、一対の第一、第二センサを電磁波パルスの送信方向が反対方向となる逆極性に配置することにより、第一、第二センサ２，３間の鋼材を通過する電磁波パルスの割合を相対的に多くすることができ、送信される電磁波パルスに起因する鋼板１０１からの電磁波信号を効果的に検出することができる。
【００２０】
よって、鋼板１０１の長手方向に対しセンサ２，３の長辺ａ１，ａ２が垂直となるように一対の第一、第二センサ２，３を配置すると共に、第一センサ２と第二センサからの電磁波パルスの送信方向を反対方向となるよう第一、第二センサを互いに逆極性となるように配置することにより、第一、第二センサ２，３間の鋼材を通過する電磁波パルスに起因する鋼板１０１からの電磁波信号をより多く検出することができ、センサ２，３間に存在する減肉を高精度に検出することが可能となる。
【００２１】
図４（ａ）は電磁波パルスを送信した後における受信波形を示すグラフであり、横軸は時間軸、縦軸は測定した受信強度を示すと共にいずれも対数目盛で表示してある。同図に示すように、受信波形Ｆは、変化点Ｐにおいて略直線部ＦＬと曲線部ＦＲとに大別できる。この変化点Ｐの時間ｔは鋼材の肉厚に対応する値である。
【００２２】
発明者らは、肉厚変化による受信信号の変化について実験を行った。なお、図４（ｂ）はリフトオフ距離（センサと鋼材面との離隔距離であり、断熱材等を有するときは断熱材等の厚さを含む。）が１００ｍｍの場合の受信信号を示し、（ｃ）はリフトオフ距離が２００ｍｍの場合の受信信号を示す。これらの図に示すように、肉厚が増加する場合には変化点の時間は長時間側にずれ、肉厚が減少する場合には変化点の時間は短時間側にずれることが判明した。
【００２３】
さらに、肉厚を固定しリフトオフ距離を変化させて測定した場合の受信信号を図４（ｄ）に示す。同図に示すように、リフトオフ距離を変化させても上述の変化点の移動がないことが確認できた。よって、検査対象である鋼材１０１の肉厚は既知であるから、鋼材１０１の健全部の変化点の時間と受信波形の変化点の時間を相対比較することにより、相対減肉率を求めることができ、この相対減肉率から鋼材１０１の減肉の検出が可能となることが確認された。さらに、鋼材１０１の肉厚が既知でない場合であっても、健全部と思われる箇所を基準にした相対減肉率の変化から鋼材１０１の減肉部位を推定することが可能であることが分かった。なお、上記特許文献１に記載の技術においても、受信信号及び減肉部位の検出は可能であるが、上述したように、検出可能な試験体は大口径の鋼管等に限られる。しかし、本実施形態においては、従来適用できなかった小・中口径鋼管等に対しても適用することができ、且つ測定精度も大きく向上し定量的な減肉測定が可能であることが判明した。
【００２４】
なお、本実施形態において、第一、第二センサ２，３には平面視長方形の角型センサを用いたが、センサの形状は平面視長方形に限られず、正方形等であってもよい。さらに、角型に限られず、例えば平面視円形の円型センサ、楕円形センサや他の多角形センサ等種々の形状のセンサを第一、第二センサ２，３として用いても構わない。但し、センサの長辺又は長軸が長手方向に対し垂直となるよう配置できる方形や楕円形のセンサの方が検出性能が高い。
【実施例１】
【００２５】
次に、図１、５を参照しながら、第一実施例について説明する。
図１において、配管鋼材１０１の肉厚Ｌ１＝５．５ｍｍの直径ｄ＝６０．５ｍｍの鋼管（いわゆる小口径鋼管）に、鋼管上面の半円周面に平面視略方形の減肉である欠陥部１０１ａを形成した。欠陥部１０１ａの深さＬ３＝３．５ｍｍ、減肉長さＷ＝１５０ｍｍ、断熱材１０２の厚さＬ４＝３５ｍｍとし、鉄製外装材１０３の上から数種類のセンサで測定した結果を図５（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図５（ａ）は平面視円型及び角型の各円型及び角型単一センサと、平面視円型及び角型の各一対の第一、第二センサからなる円型及び角型ペアセンサとを用いてそれぞれ長手方向の測定位置を変えて測定したデータを示し、図５（ｂ）は大きさの異なる３種類の平面視角型の一対の第一、第二センサからなる角型ペアセンサをそれぞれ長手方向の測定位置を変えて測定したデータを示す。各グラフとも、欠陥部１０１ａの中心位置を測定位置の基準位置とする。
【００２６】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、単一センサにおいては欠陥部の位置においても相対肉厚値はほぼ横ばいでとなり、欠陥部を検出することができなかった。一方、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、一対の第一、第二センサからなるペアセンサを用いて測定位置を変えて測定した場合には、欠陥部１０１ａの長さとなる−７５ｍｍ〜＋７５ｍｍの範囲内において、相対肉厚値が減少した。これは、従来の単一コイルのセンサに比べ、一対の第一、第二センサによるペアセンサでは、センサ間の欠陥部１０１ａ付近に電磁波パルスがより多い比率で通過するため、その欠陥部１０１ａを通過した電磁波パルスに起因する鋼材１０１からの電磁波信号を確実に検出することができたことによるためと考えられる。
【実施例２】
【００２７】
次に、図１，６を参照しながら、第二実施例を説明する。
図１において、配管鋼材１０１の肉厚Ｌ１＝８．６ｍｍの直径ｄ＝１１４．３ｍｍの鋼管（いわゆる中口径鋼管）に、円周方向の幅８０ｍｍの減肉である欠陥部１０１ａを形成した。欠陥部１０１ａの深さＬ３＝５ｍｍ、減肉長さＷ＝４００ｍｍ、断熱材１０２の厚さＬ４＝５０ｍｍとし、鉄製の外装材１０３の上から数種類のセンサで測定した結果を図６（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図６（ａ）は円型及び角型の各単一センサと、円型及び角型の各一対の第一、第二センサからなるペアセンサとを用いて長手方向のそれぞれ測定位置を変えて測定したデータを示し、図６（ｂ）は大きさの異なる３種類の平面視角型の一対の第一、第二センサからなる角型ペアセンサをそれぞれ長手方向の測定位置を変えて測定したデータを示す。各グラフとも、欠陥部１０１ａの中心位置を測定位置の基準位置とする。
【００２８】
図６（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例においても、上述の実施例１と同様に一対の第一、第二センサからなるペアセンサにおいて、欠陥部１０１ａの範囲を確実に検出することができ、単一コイルの場合には欠陥部１０１ａを検出することができなかった。
【００２９】
上記各実施例に示すように、送信と受信とが対をなす単一のコイルセンサに比べ、送信と受信とが対をなすコイルセンサを一対に用いるペアセンサの方が鋼材の減肉の検出精度が優れている。小径鋼管の試験体Ｎにおいて、一対の第一、第二センサ２，３により、センサ２，３間の鋼材１０１を通過する電磁波パルスに起因する鋼材１０１からの電磁波信号を第一、第二センサ２，３にて受信することができ、正確に鋼材１０１の減肉を検出することが可能となる。
【００３０】
最後に本発明のその他の実施形態の可能性について言及する。
上記実施形態では、試験体Ｎとして小径管状のものを用いた。しかし、本発明は、小径管状のもの限らず、中・大径管状のものや表面が屈曲した管やタンク、塔等の容器や平板状鋼材等、種々の形状のものに対しても適用可能である。
【００３１】
また、上記実施形態では、鋼材に断熱材及び外装材が取り付けられた試験体を用いた。しかし、断熱材及び外装材を有する試験体に限られず、これらが設けられていない試験体に対しても適用が可能である。
【００３２】
また、上記実施形態において、励磁コイルを外側に検出コイルを内側に巻回させたが、これに限定されるものではない。
【００３３】
また、上記実施形態において、第一センサと第二センサが逆極性となるようコイルに流れる電流の向きを制御部にて制御した。しかし、これに限られず、コイルの電気接続を反対にすることにより、第一センサと第二センサとが逆極性となるよう配置することもできる。また、同一極性の第一、第二センサのいずれか一方を上下反転させることによって逆極性としても構わない。
【００３４】
なお、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に電磁波パルスを送受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により鋼材の肉厚を測定する電磁波パルスによる減肉検出方法であり、例えば、保温材に保護された配管や容器等の腐食検査に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る減肉検出方法を実施するための減肉検出装置のブロック図である。
【図２】第一、第二センサの配置を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】電磁波パルスの広がりを示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】受信子による受信信号を示し、横軸は時間軸、縦軸は受信強度を示すグラフであり、（ａ）は対数軸によるグラフ、（ｂ）保温材が１００ｍｍの試験体における受信信号を示すグラフ、（ｃ）は保温材が２００ｍｍの試験体における受信信号を示すグラフ、（ｄ）は肉厚が６ｍｍの試験体における受信信号を示すグラフである。
【図５】第一の実施例に係る測定位置と相対減肉値の関係を表すグラフであり、（ａ）は円型及び角型の単一センサ及びペアセンサによる測定結果、（ｂ）は３種類の角型のペアセンサによる測定結果を示す。
【図６】第二の実施例に係る測定位置と相対減肉値の関係を表すグラフであり、（ａ）は円型及び角型の単一センサ及びペアセンサによる測定結果、（ｂ）は３種類の角型のペアセンサによる測定結果を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１：減肉検出装置、２：第一センサ、３：第二センサ、４：制御器、５：パーソナルコンピュータ、２１：ボビン、２２：励磁コイル（送信子）、２３：検出コイル（受信子）、３１：ボビン、３２：励磁コイル（送信子）、３３：検出コイル（受信子）、１０１：鋼板、１０１ａ：欠陥部、１０２：保温材、１０３：外装材、ａ１，ａ２：長辺、ｂ１，ｂ２：短辺、Ｆ：受信波形、ＦＬ：略直線部、ＦＲ：曲線部、Ｎ：試験体、Ｐ：変化点、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に前記送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する電磁波パルスによる減肉検出方法であって、
前記送信子と前記受信子とを各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することを特徴とする電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項２】
前記第一センサ及び前記第二センサが前記鋼材の長手方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項３】
前記第一センサと前記第二センサが上面視方形あるいは楕円形に形成され、その長辺もしくは長軸が長手方向に対し垂直となるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項４】
前記鋼材が断熱材と外装材に覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項５】
電磁波パルスの送信子と受信子とを有し、これら送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に電磁波パルスを送受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する請求項１〜４のいずれかに記載の電磁波パルスによる減肉検出方法に用いることの可能な電磁波パルスによる減肉検出装置であって、前記送信子と前記受信子とを各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することを特徴とする電磁波パルスによる減肉検出装置。
【請求項１】
電磁波パルスの送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に前記送信子から電磁波パルスを送信すると共に前記受信子で受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する電磁波パルスによる減肉検出方法であって、
前記送信子と前記受信子とを各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することを特徴とする電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項２】
前記第一センサ及び前記第二センサが前記鋼材の長手方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項３】
前記第一センサと前記第二センサが上面視方形あるいは楕円形に形成され、その長辺もしくは長軸が長手方向に対し垂直となるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項４】
前記鋼材が断熱材と外装材に覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁波パルスによる減肉検出方法。
【請求項５】
電磁波パルスの送信子と受信子とを有し、これら送信子及び受信子から隔たった位置に存在する鋼材に電磁波パルスを送受信し、受信パルスの時間と振幅との相関により前記鋼材の減肉を検出する請求項１〜４のいずれかに記載の電磁波パルスによる減肉検出方法に用いることの可能な電磁波パルスによる減肉検出装置であって、前記送信子と前記受信子とを各々有する一対の第一、第二センサを設け、これら第一、第二センサは互いに逆極性となるように配置され、前記第一センサ及び前記第二センサ双方の近傍に位置する前記鋼材の減肉を検出することを特徴とする電磁波パルスによる減肉検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２９８３２３（Ｐ２００７−２９８３２３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５０４７（Ｐ２００６−１２５０４７）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００２３５５３２）非破壊検査株式会社 (49)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００２３５５３２）非破壊検査株式会社 (49)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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