(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管外周面を超音波でスパイラル状に走査して前記金属管の肉厚を測定する超音波厚さ測定手段と、該測定した厚さデータを処理するデータ処理手段とを有する管厚測定装置において、
前記データ処理を経た厚さデータを、管周方向を列方向に、管軸方向を行方向に対応させた行列の要素データとして格納する行列ファイル手段と、
前記行列の要素データを行番第１優先、列番第２優先の昇順に所定の連続した基準範囲、スキップ範囲、比較範囲のデータとして記憶する列レジスタ手段、および/または、前記行列の要素データを列番第１優先、行番第２優先の昇順に所定の連続した基準範囲、スキップ範囲、比較範囲のデータとして記憶する行レジスタ手段と、
前記基準範囲と前記比較範囲のデータから管周方向および/または管軸方向の厚さ急峻度を算出して所定の閾値と比較する厚さ急峻度評価手段と
を備えたことを特徴とする管厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管厚測定装置に関し、特に、金属管の厚さを超音波により自動的かつ連続的に測定する管厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属管例えば鋼管の厚さ測定には、超音波垂直法における表面エコー（Ｓエコー）と底面エコー（Ｂエコー）との時間差を計測し、この計測された時間差に被測定材内の音速を乗じて厚さを求める管厚測定装置が用いられている。このような管厚測定装置では、管内外面の表面性状、管の真円度および超音波探触子と管との中心偏位等の外乱要因によって起こる誤測定を抑制する手段として、設定範囲外のデータを除去する異常データ処理手段（データ平均化、前回値トラッキング、あるいは異常データ除去）が備わっている（特許文献１）。また、厚さの急変に対して測定値の信頼性を上げる手段として、異常データ処理手段を通過したデータを前回値と比較しあらかじめ設定された範囲のデータを順次トラッキングする複数の前回値トラッキング手段を備えたものもある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７５０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属管例えば鋼管の内面に生じた局部的な凹みは、該凹み部の厚さが許容範囲内にあっても、該凹み部内の厚さ変動が急峻である場合、凹状欠陥とされることがある。
しかし、前述の一般的な管厚測定装置では、あらかじめ設定された厚さ許容値に対する上下限判定を行うことはできても、厚さ許容値内での厚さ変動の急峻さの程度（厚さ急峻度という）を検出することはできず、この点が課題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するための手段であって、その要旨は以下のとおりである。
（請求項１）
金属管外周面を超音波でスパイラル状に走査して前記金属管の肉厚を測定する超音波厚さ測定手段と、該測定した厚さデータを処理するデータ処理手段とを有する管厚測定装置において、
前記データ処理を経た厚さデータを、管周方向を列方向に、管軸方向を行方向に対応させた行列の要素データとして格納する行列ファイル手段と、
前記行列の要素データを行番第１優先、列番第２優先の昇順に所定の連続した基準範囲、スキップ範囲、比較範囲のデータとして記憶する列レジスタ手段、および/または、前記行列の要素データを列番第１優先、行番第２優先の昇順に所定の連続した基準範囲、スキップ範囲、比較範囲のデータとして記憶する行レジスタ手段と、
前記基準範囲と前記比較範囲のデータから管周方向および/または管軸方向の厚さ急峻度を算出して所定の閾値と比較する厚さ急峻度評価手段と
を備えたことを特徴とする管厚測定装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、管の厚さ許容範囲内での管周方向および/または管軸方向の厚さ急峻度を評価できるようになり、より精細な品質管理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の概要を示すブロック図
【図２】金属管外周面を超音波でスパイラル状に走査する様子を示す概略図
【図３】本発明に用いる行列ファイル手段の１例を示す概略図
【図４】厚さ急峻度の評価範囲の概念を示す説明図
【図５】厚さ急峻度の評価範囲の具体例を示す説明図
【図６】実施例における厚さデータ（ａ）と厚さ急峻度（ｂ）を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一般的に、超音波による金属管例えば鋼管の肉厚測定は、探触子（超音波探触子の意。以下同じ）を固定して管を管軸周りに回転させつつ送る、あるいは管を直進送りして探触子を管周方向に回転させる、という方法で実施される。したがって、例えば図２に示すように、探触子の走査軌跡21は、管10の外周面内にスパイラル状の曲線を描く。このことは、本発明に用いる超音波厚さ測定手段でも同様である。
【０００９】
厚さの自動測定に係る測定点は、前記スパイラル状の曲線上に位置し、測定点の間隔は走査スピード（管に対する探触子の相対速度）と測定時間ピッチで決まる。厚さデータの整理を容易にする観点から、測定点の管周方向位相が走査の１周回ごとに同一の位相になるように走査スピードと測定時間ピッチを設定するのが好ましい。
図１は、本発明の概要を示すブロック図である。超音波厚さ測定手段１では、探触子20からの検出エコーをパルサーレシーバ11で受けてＳエコー、Ｂエコーに分け、それぞれＳエコー増幅器12、Ｂエコー増幅器13で増幅する。該増幅後は、Ｓエコーゲート14、Ｂエコーゲート15で所定の強度範囲内のエコーを取り出して厚さ算出器16に送る。厚さ算出器16は、送られてきたＳエコーとＢエコーの時間差と管体中の音速から管の厚さを算出して出力する。
【００１０】
厚さ算出器16から出力された厚さデータは、データ処理手段２へ送られる。データ処理手段２は、送られてきた厚さデータに対して、外乱の影響（搬送時の振動等による超音波入射角度のずれ等々）による測定値の変動分を可及的に取り除くために、特許文献１に記載される「平均化」（特許文献１の［0004］参照）、「前回値トラッキング」（特許文献１の［0005］参照）、「複数の前回値トラッキング」（特許文献１の請求項１、図２参照）のうち少なくともいずれか１つのデータ処理を施す。
【００１１】
データ処理手段２でのデータ処理を経た厚さデータは、行列ファイル手段３へ送られる。行列ファイル手段３は、送られてきた厚さデータを、例えば図３に示すように、管周方向を列方向に、管軸方向を行方向に対応させたｍ×ｎ行列の要素データＷｉ，ｊ（ｉ＝１，２,‥‥,ｍ、ｊ＝１，２,‥‥,ｎ）として格納する。
本発明では、前記行列の要素データから、厚さ急峻度算出用のデータを順次取り出すために、管周方向に対応する列レジスタ手段４、および/または、管軸方向に対応する行レジスタ手段６を備えた。
【００１２】
列レジスタ手段４は、前記行列の要素データを行番第１優先、列番第２優先の昇順に所定の連続した基準範囲、スキップ範囲、比較範囲のデータとして記憶する。一方、行レジスタ手段は、前記行列の要素データを列番第１優先、行番第２優先の昇順に所定の連続した基準範囲、スキップ範囲、比較範囲のデータとして記憶する。
図４は、管周方向の場合を例にとって厚さ急峻度の評価範囲の概念を示す説明図である。厚さ急峻度の評価範囲は、連続する基準範囲30、スキップ範囲31、比較範囲32からなる。基準範囲30、スキップ範囲31、比較範囲32には連続した厚さデータが順次、予め設定された個数分だけ記憶される。これは、評価範囲が管10の外周に沿って移動しながら対向管周部位の厚さデータを取り込んでいくことに相当する。なお、基準範囲30、スキップ範囲31、比較範囲32の大きさ（記憶させるデータ個数）は任意に設定できる。
【００１３】
例えば図５は、基準範囲、スキップ範囲、比較範囲の大きさをそれぞれ６，２，２とした場合を示す（なお、説明を簡略化するために、今回測定データをW(n)とし、W(n)以前の測定データをW(n-1),W(n-2),‥‥,W(n-10),W(n-11)とする。）。この例では、基準範囲のデータはW(n-9),W(n-8),‥‥,W(n-4)、スキップ範囲のデータはW(n-3),W(n-2)、比較範囲のデータはW(n-1),W(n)である。
【００１４】
厚さ急峻度評価手段５は、列レジスタ手段４の基準範囲と比較範囲のデータから管周方向の厚さ急峻度を算出して所定の閾値と比較する。一方、厚さ急峻度評価手段７は、行レジスタ手段６の基準範囲と比較範囲のデータから管軸方向の厚さ急峻度を算出して所定の閾値と比較する。
厚さ急峻度を算出するには、まず基準範囲のデータ中の最小値Ｗmin、および比較範囲のデータ中の最大値Ｗmaxを求め、次いで、下式(1)から厚さ急峻度を求める。なお、スキップ範囲のデータは厚さ急峻度の算出には用いない。
【００１５】
厚さ急峻度＝（Ｗmin−Ｗmax）／公称肉厚×100（％）    ‥‥(1)
ただし、式(1)の計算値が負の値となった場合は、厚さ急峻度＝０とする。
そして、得られた厚さ急峻度を所定の閾値と比較する。比較の結果において、厚さ急峻度が閾値以下なら良好（凹状欠陥無し）、閾値超なら不良（凹状欠陥有り）と評価する。
【実施例】
【００１６】
スパイラル状測定軌跡に沿った１周回分の測定点を８点ずつ平均化した回数が２２回の場合における管周方向の厚さデータの１例を図６（ａ）に示す。図６（ａ）の厚さデータに対して本発明により管周方向の厚さ急峻度を評価し、実施例とした。ここでは列レジスタ手段の基準範囲、スキップ範囲、比較範囲の大きさを６，２，２に設定した。厚さ急峻度の算出・評価結果を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）より、管周方向のほぼ同じ位相部位に、少なくとも２周回分の管軸方向長さ範囲にわたる凹状欠陥の存在が検出されたことがわかる。
【符号の説明】
【００１７】
１  超音波厚さ測定手段
２  データ処理手段
３  行列ファイル手段
４  列レジスタ手段
５  管周方向の厚さ急峻度評価手段
６  行レジスタ手段
７  管軸方向の厚さ急峻度評価手段
10  管（金属管）
11  パルサーレシーバ
12  Ｓエコー増幅器
13  Ｂエコー増幅器
14  Ｓエコーゲート
15  Ｂエコーゲート
16  厚さ算出器
20  探触子（超音波探触子）
21  走査軌跡
30  基準範囲
31  スキップ範囲
32  比較範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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