(57)【要約】【課題】検査対象物の腐食を検査すること。【解決手段】検査対象物を放射状に伝播している弾性波を、当該検査対象物の表面上の任意の位置において検出する第１の弾性波検出部１１０ａと、第１の弾性波検出部１１０ａが弾性波を検出する位置とは異なる位置において当該弾性波を検出する第２の弾性波検出部１１０ｂと、放出源の位置を腐食の位置として特定する腐食位置特定部１２５と、弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する減衰率特定部１２６と、弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値を算出する検出エネルギー値算出部１２７と、弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する放出エネルギー値算出部１２８と、腐食位置特定部１２５が特定した位置における腐食の腐食量を特定する腐食量特定部１２９とを備える。【選択図】図３
2011112534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の腐食を検査する腐食検査システムであって、
前記検査対象物を放射状に伝播している弾性波を、当該検査対象物の表面上の任意の位置において検出する第１の弾性波検出部と、
前記第１の弾性波検出部が弾性波を検出する位置とは異なる位置において当該弾性波を検出する第２の弾性波検出部と、
前記第１の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻と、前記第２の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻との時間差に基づいて、前記放出源の位置を腐食の位置として特定する腐食位置特定部と、
前記腐食位置特定部が特定した腐食の位置と、前記第１の弾性波検出部又は前記第２の弾性波検出部が弾性波を検出した位置との距離に基づいて、当該弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する減衰率特定部と、
前記第１の弾性波検出部又は前記第２の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の振幅値を積分することによって、当該弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値を算出する検出エネルギー値算出部と、
前記減衰率特定部が算出した減衰率と、前記検出エネルギー値算出部が算出した弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する放出エネルギー値算出部と、
前記放出エネルギー値算出部が算出した値に基づいて、前記腐食位置特定部が特定した位置における腐食の腐食量を特定する腐食量特定部と
を備える腐食検査システム。
【請求項２】
前記第１の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の周波数成分のうち、予め定められた周波数帯域の周波数成分を取り出す第１の周波数成分取出部と、
前記第２の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の周波数成分のうち、予め定められた周波数帯域の周波数成分を取り出す第２の周波数成分取出部と、
前記第１の周波数成分取出部が取り出した周波数成分の振幅の値が、予め定められた閾値を超えたか否かを判定する第１の判定部と、
前記第２の周波数成分取出部が取り出した周波数成分の振幅の値が、予め定められた閾値を超えたか否かを判定する第２の判定部と
を更に備え、
前記腐食位置特定部は、前記周波数成分の振幅の値が予め定められた閾値を超えていると前記第１の判定部及び前記第２の判定部がそれぞれ判定した場合に、前記第１の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻と、前記第２の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻との時間差に基づいて、前記腐食の位置を特定し、
前記検出エネルギー値算出部は、予め定められた閾値を超えていると前記第１の判定部及び前記第２の判定部がそれぞれ判定した場合に、前記第１の周波数成分取出部又は前記第２の周波数成分取出部が取り出した周波数成分のうち、当該閾値を超えている間の周波数成分の振幅値を積分することによって、前記第１の弾性波検出部又は前記第２の弾性波検出部が検出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値を算出する
請求項１に記載の腐食検査システム。
【請求項３】
前記検出エネルギー値算出部は、所定時間の間に、予め定められた閾値を超えていると前記第１の判定部及び前記第２の判定部がそれぞれ判定する度に、当該閾値を超えている間の検出信号の振幅値を積分することによって、前記第１の弾性波検出部又は前記第２の弾性波検出部が検出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値を繰り返し算出し、
前記放出エネルギー値算出部は、前記減衰率特定部が算出した減衰率と、前記エネルギー算出部が繰り返し算出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を繰り返し算出し、
前記腐食量特定部は、前記放出エネルギー算出部が繰り返し算出した値に基づいて、前記腐食位置特定部が特定した位置における腐食の腐食量を特定する
請求項２に記載の腐食検査システム。
【請求項４】
前記検査対象物における腐食量を示す腐食量データと、当該腐食量の腐食が生じている場合に当該腐食箇所から放出される弾性波のエネルギーの大きさを示す放出エネルギーデータとを対応付けて格納する腐食量データ格納部を更に備え、
前記腐食量特定部は、前記腐食量データ格納部において、前記放出エネルギー値算出部が算出した値と一致する放出エネルギーデータと対応付けられた腐食量データを参照することによって、前記腐食の位置における腐食量を特定する
請求項１に記載の腐食検査システム。
【請求項５】
前記検査対象物における腐食の位置からの距離を示す距離データと、当該距離において前記腐食から放出される弾性波の減衰率を示す減衰率データとを対応付けて格納する減衰率データ格納部を更に備え、
前記減衰率特定部は、前記減衰率データ格納部において、前記腐食位置特定部が特定した腐食の位置と、前記第１の弾性波検出部が弾性波を検出した位置との距離と一致する距離データと対応付けられた減衰率データを参照することによって、前記弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する
請求項１に記載の腐食検査システム。
【請求項６】
前記第１の弾性波検出部は、前記検査対象物の長手方向の一端において弾性波を検出し、
前記第２の弾性波検出部は、前記検査対象物の長手方向の他端において弾性波を検出する
請求項１に記載の腐食検査システム。
【請求項７】
検査対象物の腐食を検査する腐食検査装置であって、
前記検査対象物を放射状に伝播している弾性波を、当該検査対象物の表面上の任意の位置において検出する第１の弾性波検出部と、
前記第１の弾性波検出部が弾性波を検出する位置とは異なる位置において当該弾性波を検出する第２の弾性波検出部と、
前記第１の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻と、前記第２の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻との時間差に基づいて、前記放出源の位置を腐食の位置として特定する腐食位置特定部と、
前記腐食位置特定部が特定した腐食の位置と、前記第１の弾性波検出部又は前記第２の弾性波検出部が弾性波を検出した位置との距離に基づいて、当該弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する減衰率特定部と、
前記第１の弾性波検出部又は前記第２の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の振幅値を積分することによって、当該弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値を算出する検出エネルギー値算出部と、
前記減衰率特定部が算出した減衰率と、前記検出エネルギー値算出部が算出した弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する放出エネルギー値算出部と、
前記放出エネルギー値算出部が算出した値に基づいて、前記腐食位置特定部が特定した位置における腐食の腐食量を特定する腐食量特定部と
を備える腐食検査装置。
【請求項８】
検査対象物の腐食を検査する腐食検査方法であって、
前記検査対象物を放射状に伝播している弾性波を、当該検査対象物の表面上の任意の位置において検出する第１の弾性波検出ステップと、
前記第１の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出される位置とは異なる位置において当該弾性波を検出する第２の弾性波検出ステップと、
前記第１の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出された時刻と、前記第２の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出された時刻との時間差に基づいて、前記放出源の位置を腐食の位置として特定する腐食位置特定ステップと、
前記腐食位置特定ステップにおいて特定された腐食の位置と、前記第１の弾性波検出ステップ又は前記第２の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出された位置との距離に基づいて、当該弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する減衰率特定ステップと、
前記第１の弾性波検出ステップ又は前記第２の弾性波検出ステップにおいて検出された弾性波の検出信号の振幅値を積分することによって、当該弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値を算出する検出エネルギー値算出ステップと、
前記減衰率特定ステップにおいて算出された減衰率と、前記検出エネルギー値算出ステップにおいて算出された弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する放出エネルギー値算出ステップと、
前記放出エネルギー値算出ステップにおいて算出された値に基づいて、前記腐食位置特定ステップにおいて特定された位置における腐食の腐食量を特定する腐食量特定ステップと
を備える腐食検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の腐食を検査する腐食検査システム、腐食検査装置、及び腐食検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管等の腐食の検査方法にあっては、検査対象の各部の厚みを測定する超音波厚み測定等によ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】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１５２４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波厚み測定等を利用した腐食の検査方法にあっては、検査対象の全ての厚みを繰り返し測定するので、検査時間が非常に長い。また、超音波厚み測定等を利用した腐食の検査方法にあっては、保温材等で囲まれた配管を検査対象とする場合、保温材等を全て撤去し、表面を検査可能な粗さに整えなければ検査を行うことができない。
【０００５】
そこで本発明は、上記課題を解決することができる腐食検査システム、腐食検査装置、及び腐食検査方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の腐食検査システムにおいては、検査対象物の腐食を検査する腐食検査システムであって、検査対象物を放射状に伝播している弾性波を、当該検査対象物の表面上の任意の位置において検出する第１の弾性波検出部と、第１の弾性波検出部が弾性波を検出する位置とは異なる位置において当該弾性波を検出する第２の弾性波検出部と、第１の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻と、第２の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻との時間差に基づいて、放出源の位置を腐食の位置として特定する腐食位置特定部と、腐食位置特定部が特定した腐食の位置と、第１の弾性波検出部又は第２の弾性波検出部が弾性波を検出した位置との距離に基づいて、当該弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する減衰率特定部と、第１の弾性波検出部又は第２の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の振幅値を積分することによって、当該弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値を算出する検出エネルギー値算出部と、減衰率特定部が算出した減衰率と、検出エネルギー値算出部が算出した弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する放出エネルギー値算出部と、放出エネルギー値算出部が算出した値に基づいて、腐食位置特定部が特定した位置における腐食の腐食量を特定する腐食量特定部とを備える。
【０００７】
第１の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の周波数成分のうち、予め定められた周波数帯域の周波数成分を取り出す第１の周波数成分取出部と、第２の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の周波数成分のうち、予め定められた周波数帯域の周波数成分を取り出す第２の周波数成分取出部と、第１の周波数成分取出部が取り出した周波数成分の振幅の値が、予め定められた閾値を超えたか否かを判定する第１の判定部と、第２の周波数成分取出部が取り出した周波数成分の振幅の値が、予め定められた閾値を超えたか否かを判定する第２の判定部とを更に備え、腐食位置特定部は、周波数成分の振幅の値が予め定められた閾値を超えていると第１の判定部及び第２の判定部がそれぞれ判定した場合に、第１の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻と、第２の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻との時間差に基づいて、腐食の位置を特定し、検出エネルギー値算出部は、予め定められた閾値を超えていると第１の判定部及び第２の判定部がそれぞれ判定した場合に、第１の周波数成分取出部又は第２の周波数成分取出部が取り出した周波数成分のうち、当該閾値を超えている間の周波数成分の振幅値を積分することによって、第１の弾性波検出部又は第２の弾性波検出部が検出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値を算出してもよい。
【０００８】
検出エネルギー値算出部は、所定時間の間に、予め定められた閾値を超えていると第１の判定部及び第２の判定部がそれぞれ判定する度に、当該閾値を超えている間の検出信号の振幅値を積分することによって、第１の弾性波検出部又は第２の弾性波検出部が検出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値を繰り返し算出し、放出エネルギー値算出部は、減衰率特定部が算出した減衰率と、エネルギー算出部が繰り返し算出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を繰り返し算出し、腐食量特定部は、放出エネルギー算出部が繰り返し算出した値に基づいて、腐食位置特定部が特定した位置における腐食の腐食量を特定してもよい。
【０００９】
検査対象物における腐食量を示す腐食量データと、当該腐食量の腐食が生じている場合に当該腐食箇所から放出される弾性波のエネルギーの大きさを示す放出エネルギーデータとを対応付けて格納する腐食量データ格納部を更に備え、腐食量特定部は、腐食量データ格納部において、放出エネルギー値算出部が算出した値と一致する放出エネルギーデータと対応付けられた腐食量データを参照することによって、腐食の位置における腐食量を特定してもよい。
【００１０】
検査対象物における腐食の位置からの距離を示す距離データと、当該距離において腐食から放出される弾性波の減衰率を示す減衰率データとを対応付けて格納する減衰率データ格納部を更に備え、減衰率特定部は、減衰率データ格納部において、腐食位置特定部が特定した腐食の位置と、第１の弾性波検出部が弾性波を検出した位置との距離と一致する距離データと対応付けられた減衰率データを参照することによって、弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定してもよい。
【００１１】
第１の弾性波検出部は、検査対象物の長手方向の一端において弾性波を検出し、第２の弾性波検出部は、検査対象物の長手方向の他端において弾性波を検出してもよい。
【００１２】
また、本発明の腐食検査装置においては、検査対象物の腐食を検査する腐食検査装置であって、検査対象物を放射状に伝播している弾性波を、当該検査対象物の表面上の任意の位置において検出する第１の弾性波検出部と、第１の弾性波検出部が弾性波を検出する位置とは異なる位置において当該弾性波を検出する第２の弾性波検出部と、第１の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻と、第２の弾性波検出部が弾性波を検出した時刻との時間差に基づいて、放出源の位置を腐食の位置として特定する腐食位置特定部と、腐食位置特定部が特定した腐食の位置と、第１の弾性波検出部又は第２の弾性波検出部が弾性波を検出した位置との距離に基づいて、当該弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する減衰率特定部と、第１の弾性波検出部又は第２の弾性波検出部が検出した弾性波の検出信号の振幅値を積分することによって、当該弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値を算出する検出エネルギー値算出部と、減衰率特定部が算出した減衰率と、検出エネルギー値算出部が算出した弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する放出エネルギー値算出部と、放出エネルギー値算出部が算出した値に基づいて、腐食位置特定部が特定した位置における腐食の腐食量を特定する腐食量特定部とを備える。
【００１３】
また、本発明の腐食検査方法においては、検査対象物の腐食を検査する腐食検査方法であって、検査対象物を放射状に伝播している弾性波を、当該検査対象物の表面上の任意の位置において検出する第１の弾性波検出ステップと、第１の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出される位置とは異なる位置において当該弾性波を検出する第２の弾性波検出部と、第１の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出された時刻と、第２の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出された時刻との時間差に基づいて、放出源の位置を腐食の位置として特定する腐食位置特定ステップと、腐食位置特定ステップにおいて特定された腐食の位置と、第１の弾性波検出ステップ又は第２の弾性波検出ステップにおいて弾性波が検出された位置との距離に基づいて、当該弾性波が放出されてから検出されるまでの減衰率を特定する減衰率特定ステップと、第１の弾性波検出ステップ又は第２の弾性波検出ステップにおいて検出された弾性波の検出信号の振幅値を積分することによって、当該弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値を算出する検出エネルギー値算出ステップと、減衰率特定ステップにおいて算出された減衰率と、検出エネルギー値算出ステップにおいて算出された弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを示す値とに基づいて、当該弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する放出エネルギー値算出ステップと、放出エネルギー値算出ステップにおいて算出された値に基づいて、腐食位置特定ステップにおいて特定された位置における腐食の腐食量を特定する腐食量特定ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検査対象物における腐食の位置や、その腐食量を特定するにあたり、超音波厚み測定方法のように何度も検査対象物に対する検査位置を変更したりすることなく、全体の検査を一度に行うことができる。また、保温材等で囲まれた配管を検査対象とする場合に、保温材等の一部を撤去するだけで検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る腐食検査システム１００の概要を示す図である。
【図２】ＡＥ信号の波形を示す図である。
【図３】本実施形態に係るＡＥ信号処理装置１２０の機能構成の一例を示す図である。
【図４】腐食検査システム１００における処理の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る腐食検査システム１００の概要を示す図である。
腐食検査システム１００は、アコースティックエミッションと呼ばれる現象により配管２００に生じている腐食２１０から放出された弾性波を検出し、検出信号を信号処理することによって、配管２００に生じている腐食２１０の位置、及び腐食量を特定するシステムである。アコースティックエミッションとは、材料が変形したり亀裂が発生したりする際に、材料が内部に蓄えていた歪エネルギーを弾性波として放出する現象のことをいう。腐食検査システム１００は、２つのＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサ１１０ａ、１１０ｂ（以下、ＡＥセンサ１１０と総称する）、ＡＥ信号処理装置１２０、及び出力装置１４０を備える。なお、腐食検査装置は、腐食検査システム１００の一例である。
【００１８】
ＡＥセンサ１１０は、配管２００を伝播している弾性波を検出するセンサである。ＡＥセンサ１１０は、弾性波を検出するために、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ）等の圧電素子を内蔵している。ＡＥセンサ１１０ａは、配管２００のフランジ２２０ａより内側の端部に近い位置に、接着剤やシリコングリース等の音響カップラントを介して配管２００の表面に密着するようにして設置される。同様に、ＡＥセンサ１１０ｂは、配管２００のフランジ２２０ｂより内側の端部に近い位置に、接着剤やシリコングリース等の音響カップラントを介して配管２００の表面に密着するようにして設置される。そして、ＡＥセンサ１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ腐食２１０から放出されて放射状に配管２００を伝播している弾性波を圧電素子によって検出し、その検出信号（以下、ＡＥ信号と呼ぶ）を出力する。なお、ＡＥセンサ１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ本発明に係る第１の弾性波検出部、第２の弾性波検出部の一例である。
【００１９】
ＡＥ信号処理装置１２０は、配管２００における腐食２１０の位置、及び腐食量を特定する装置である。ＡＥ信号処理装置１２０は、ＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂと、それぞれ通信ケーブル１３０ａ、１３０ｂを介して接続される。ＡＥ信号処理装置１２０は、ＡＥセンサ１１０が出力したＡＥ信号を入力し、このＡＥ信号を信号処理することによって、配管２００における腐食２１０の位置、及び腐食量を特定する。ＡＥ信号処理装置１２０は、ＡＥ信号の波形形状を数値化することによって、振幅値やエネルギー値、持続時間等のＡＥ信号のパラメータを算出する。
【００２０】
出力装置１４０は、ＡＥ信号処理装置１２０によって特定された、配管２００における腐食２１０の位置や腐食量に関する情報を出力する装置である。出力装置１４０は、ＡＥ信号処理装置１２０と接続される。出力装置１４０は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）ディスプレイや液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等のディスプレイである。また、出力装置１４０は、熱転写プリンタ、インクジェットプリンタ、レーザープリンタ等のプリンタとすることもできる。
【００２１】
図２は、ＡＥ信号の波形を示す図である。
ＡＥ信号は、性質を異にする２種類の信号に分類される。（ａ）に示すＡＥ信号の波形は、鋭く立ち上がってから減衰する突発型と呼ばれるＡＥ信号の波形である。突発型のＡＥ信号の波形は、主に固体内で生ずる亀裂進展や変態に伴い放出されるため、破壊の進展に対応して検出される。突発型のＡＥ信号の波形の振幅値は、亀裂の大きさや進展量と相関がある。また、突発型のＡＥ信号は、例えば、１個の亀裂が進展すると１つ発生する。したがって、突発型のＡＥ信号の発生数は、亀裂の進行数と相関がある。
【００２２】
（ｂ）に示すＡＥ信号の波形は、比較的周波数の高い連続型と呼ばれるＡＥ信号の波形である。連続型のＡＥ信号の波形は、突発型のＡＥ信号の波形が多数重なって発生したものであり、主に材料の変形、摩擦、磨耗、又は漏洩により発生することが多い。連続型のＡＥ信号の波形の振幅値は、これらの現象の大きさと相関がある。
【００２３】
ところで、配管２００における腐食２１０における弾性波の発生原理は、クラック先端の塑性領域内において生ずる変形、変態、又は介在物の割れや、クラック進展によるへき開等の微視割れや、厚い酸化皮膜の破壊又は剥離や、カソード反応による水素ガス発生等が挙げられる。したがって、ＡＥ信号処理装置１２０が信号処理すべきＡＥ信号の波形は、（ａ）に示す突発型のＡＥ信号ということになる。
【００２４】
ＡＥ信号処理装置１２０は、（ａ）に示すように、ＡＥ信号の振幅値に対する閾値を設定している。そして、ＡＥ信号処理装置１２０は、振幅値が閾値を超えたＡＥ信号が発生した場合に、振幅値やエネルギー値、持続時間等のＡＥ信号のパラメータを算出する。ＡＥ信号の振幅値を積分した値は、配管２００における腐食２１０の腐食体積が大きくなるにつれて大きくなる。すなわち、ＡＥ信号の振幅値を積分した値は、配管２００における腐食２１０の腐食体積と相関がある。本実施形態においては、このＡＥ信号の波形の面積の値を、ＡＥ信号のエネルギー値と呼ぶ。また、本実施形態においては、ＡＥ信号の振幅値が閾値を超えている時間を、ＡＥ信号の持続時間と呼ぶ。
【００２５】
図３は、本実施形態に係るＡＥ信号処理装置１２０の機能構成の一例を示す図である。
ＡＥ信号処理装置１２０は、減衰率データ格納部１２１、腐食量データ格納部１２２、周波数成分取出部１２３ａ、１２３ｂ（以下、周波数成分取出部１２３と総称する）、判定部１２４ａ、１２４ｂ（以下、判定部１２４と総称する）、腐食位置特定部１２５、減衰率特定部１２６、検出エネルギー値算出部１２７、放出エネルギー値算出部１２８、及び腐食量特定部１２９を備える。
【００２６】
減衰率データ格納部１２１は、配管２００における腐食２１０の位置からの距離を示す距離データと、各距離データによって示される距離において腐食２１０から放出される弾性波の減衰率を示す減衰率データとを対応付けて格納しているデータベースである。減衰率データ格納部１２１が格納している距離データと減衰率データとの対応関係は、配管２００において意図的にアコースティックエミッションによる弾性波を発生させる試験を行った試験結果や、過去に行った腐食の検査結果等に基づいて決定される。配管２００において意図的にアコースティックエミッションによる弾性波を発生させる試験としては、例えば、極細の炭素棒を配管２００の表面において圧折することによって擬似的なアコースティックエミッションを発生させ、弾性波を放出させるといった方法が考えられる。
【００２７】
腐食量データ格納部１２２は、配管２００における腐食２１０の腐食量を示す腐食量データと、各腐食量データによって示される腐食量の腐食が生じている場合に、その腐食箇所から所定時間の間に放出される弾性波のエネルギーの大きさを示す放出エネルギーデータとを対応付けて格納しているデータベースである。腐食量データ格納部が格納している腐食量データと放出エネルギーデータとの対応関係は、配管２００において意図的に腐食を発生させる試験を行った試験結果や、過去に行った腐食の検査結果等に基づいて決定される。配管２００において意図的に腐食を発生させる試験としては、例えば、配管２００の特定の部分だけに塩水を接触させて強制的に腐食を進行させるといった方法が考えられる。
【００２８】
周波数成分取出部１２３は、ＡＥ信号から所定の周波数成分を取り出す処理部である。周波数成分取出部１２３ａは、ＡＥセンサ１１０が出力したＡＥ信号を入力して、所定の周波数成分を取り出し、判定部１２４ａに送る。同様に、周波数成分取出部１２３ｂは、ＡＥセンサ１１０が出力したＡＥ信号を入力して、所定の周波数成分を取り出し、判定部１２４ｂに送る。
【００２９】
判定部１２４は、ＡＥ信号の所定の周波数成分の振幅が閾値以上であるか否かを判定する処理部である。判定部１２４ａは、周波数成分取出部１２３ａからＡＥ信号の所定の周波数成分を受け取って、振幅が閾値以上であるか否かを判定する。そして、判定部１２４ａは、振幅が閾値以上であった場合、このＡＥ信号が検出された時刻を示すデータを腐食位置特定部１２５に送る。同様に、判定部１２４ｂは、周波数成分取出部１２３ｂからＡＥ信号の所定の周波数成分を受け取って、振幅が閾値以上であるか否かを判定する。そして、判定部１２４ｂは、振幅が閾値以上であった場合、このＡＥ信号が検出された時刻を示すデータを腐食位置特定部１２５に送る。振幅が閾値以上であった場合、判定部１２４ａ、又は判定部１２４ｂは、閾値を超えていた間の周波数成分を検出エネルギー値算出部１２７に送る。
【００３０】
腐食位置特定部１２５は、配管２００における腐食２１０の位置を特定する処理部である。腐食位置特定部１２５は、判定部１２４ａからＡＥ信号が検出された時刻を示すデータを受け取る。同様に、腐食位置特定部１２５は、判定部１２４ｂからＡＥ信号が検出された時刻を示すデータを受け取る。そして、腐食位置特定部１２５は、配管２００における腐食２１０の位置を特定し、この位置を示すデータを減衰率特定部１２６に送る。また、腐食位置特定部１２５は、特定した位置を示す情報を、ＡＥ信号処理装置１２０に接続された出力装置１４０に送信する。
【００３１】
減衰率特定部１２６は、配管２００における腐食２１０から放出された弾性波がＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂによって検出されるまでに減衰した減衰率を特定する処理部である。減衰率特定部１２６は、腐食位置特定部１２５から配管２００における腐食の位置を示すデータを受け取って、この腐食２１０から放出された弾性波がＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂによって検出されるまでに減衰した減衰率を特定し、特定した減衰率を示すデータを放出エネルギー値算出部１２８に送る。
【００３２】
検出エネルギー値算出部１２７は、配管２００における腐食２１０から放出され、ＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂによって検出されたときの弾性波のエネルギーの値を算出する処理部である。なお、検出エネルギー値算出部１２７は、ＡＥセンサ１１０ａによって検出された弾性波のエネルギーの値を算出する場合、判定部１２４ａから、ＡＥ信号の所定の周波数成分のうち振幅が閾値を超えていた間の周波数成分を受け取る。同様に、検出エネルギー値算出部１２７は、ＡＥセンサ１１０ｂによって検出された弾性波のエネルギーの値を算出する場合、判定部１２４ｂから、ＡＥ信号の所定の周波数成分のうち振幅が閾値を超えていた間の周波数成分を受け取る。そして、検出エネルギー値算出部１２７は、検出されたときの弾性波のエネルギーの値を算出し、算出したエネルギーの値を示すデータを放出エネルギー値算出部１２８に送る。
【００３３】
放出エネルギー値算出部１２８は、配管２００における腐食２１０から放出されたときの弾性波のエネルギーの値を算出する処理部である。放出エネルギー値算出部１２８は、減衰率特定部１２６から、腐食２１０から放出された弾性波がＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂによって検出されるまでに減衰した減衰率を示すデータを受け取る。また、放出エネルギー値算出部１２８は、検出エネルギー値算出部１２７から、ＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂによって検出されたときの弾性波のエネルギーの値を示すデータを受け取る。そして、放出エネルギー値算出部１２８は、配管２００における腐食２１０から放出されたときの弾性波のエネルギーの値を算出し、算出した値を示すデータを腐食量特定部１２９に送る。
【００３４】
腐食量特定部１２９は、配管２００における腐食２１０の腐食量を特定する処理部である。腐食量特定部１２９は、放出エネルギー値算出部１２８から、配管２００における腐食２１０から放出されたときの弾性波のエネルギーの値を示すデータを受け取って、この腐食２１０の腐食量を特定し、特定した腐食量を示す情報を、ＡＥ信号処理装置１２０に接続された出力装置１４０に送信する。
【００３５】
図４は、腐食検査システム１００における処理の流れの一例を示す図である。
まず、腐食検査システム１００が備えるＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂが、配管２００に伝播している弾性波を検出する（Ｓ１０１）。ＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂは、検出した弾性波に応じたＡＥ信号を出力する。なお、ＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂが検出する弾性波は、必ずしも配管２００における腐食２１０から放出された弾性波であるとは限らない。
【００３６】
そして、ＡＥ信号処理装置１２０の周波数成分取出部１２３ａ、及び周波数成分取出部１２３ｂは、それぞれ、ＡＥセンサ１１０ａ、ＡＥセンサ１１０ｂが出力したＡＥ信号から予め定められた所定の周波数帯域の周波数成分を取り出す（Ｓ１０２）。予め定められる周波数帯域は、配管２００における腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出される弾性波に特有の周波数を含むように設定される。例えば、配管２００が金属の場合、腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出される弾性波の周波数は、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。したがって、ＡＥ信号処理装置１２０の周波数成分取出部１２３ａ、及び周波数成分取出部１２３ｂが取り出した周波数成分は、配管２００における腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出された弾性波のＡＥ信号の周波数成分を含むことになる。なお、周波数成分取出部１２３ａ、及び周波数成分取出部１２３ｂは、図示しない増幅手段によって増幅されたＡＥ信号から周波数成分を取り出すようにしてもよい。
【００３７】
そして、ＡＥ信号処理装置１２０の判定部１２４ａ、及び判定部１２４ｂは、それぞれ、周波数成分取出部１２３ａ、周波数成分取出部１２３ｂが取り出した周波数成分の振幅の値が予め定められた閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。予め定められる閾値としては、配管２００における腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出される弾性波が検出されたときに連続して発生しているノイズ成分と同程度の値が設定される。したがって、判定部１２４が閾値以上であると判定した場合、その周波数成分は、配管２００における腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出される弾性波が検出されたときのＡＥ信号の周波数成分である確度がかなり高いと言える。
【００３８】
そして、ＡＥ信号処理装置１２０の腐食位置特定部１２５は、判定部１２４ａ、及び判定部１２４ｂが共に閾値以上の振幅の周波数成分であると判定した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、これら周波数成分によって示される弾性波をＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂがそれぞれ検出した時刻に基づいて、この弾性波を放出した腐食２１０の配管２００における位置を特定する（Ｓ１０４）。例えば、図１のように配管２００にＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂをそれぞれ設置した場合、腐食２１０から放出される弾性波は、時間差をおいてＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂにそれぞれ検出される。ここで、ＡＥセンサ１１０ａが弾性波を検出した時刻をｔ１、ＡＥセンサ１１０ｂが弾性波を検出した時刻をｔ２、検出される時間差をΔｔとし、弾性波が配管２００を伝播する音速をＣとすると、配管２００における腐食２１０の位置は、ＡＥセンサ１１０ａとＡＥセンサ１１０ｂとの中心点からの位置ΔＬとして、ΔＬ＝Δｔ・Ｃ／２を算出することによって特定される。そして、腐食位置特定部１２５は、特定した腐食の位置を示すデータを、減衰率特定部１２６に送る。また、腐食位置特定部１２５は、特定した腐食の位置に関する情報を、ＡＥ信号処理装置１２０に接続された出力装置１４０に送信する。なお、腐食位置特定部１２５は、判定部１２４ａ、又は判定部１２４ｂのいずれか一方が閾値以上の振幅の周波数成分ではないと判定した場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出された弾性波ではないとして、その放出源の位置を特定しない。
【００３９】
そして、ＡＥ信号処理装置１２０の減衰率特定部１２６は、配管２００における位置が特定された腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出された弾性波が検出されるまでに減衰した減衰率を特定する（Ｓ１０５）。具体的には、減衰率特定部１２６は、特定された腐食２１０の位置と、ＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂの位置との距離を算出する。そして、減衰率特定部１２６は、減衰率データ格納部１２１を参照し、この距離と一致する距離データと対応付けられた減衰率データによって示される減衰率を、配管２００における位置が特定された腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出された弾性波がＡＥセンサ１１０によって検出されるまでに減衰した減衰率として特定する。なお、腐食２１０からの距離と減衰率との関係は、関数によって表すこともできる。したがって、減衰率特定部１２６は、そのような関数を用いることによって減衰率を特定することもできる。
【００４０】
他方、ＡＥ信号処理装置１２０の検出エネルギー値算出部１２７は、ＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂが検出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値を算出する（Ｓ１０６）。具体的には、検出エネルギー算出部１２７は、判定部１２４ａ、又は判定部１２４ｂが振幅の値が閾値以上であると判定した周波数成分において、閾値以上となっていた間の振幅の値を積分することによって、ＡＥセンサ１１０ａ、又はＡＥセンサ１１０ｂが検出した弾性波のエネルギーの大きさを示す値を算出する。
【００４１】
そして、ＡＥ信号処理装置１２０の放出エネルギー値算出部１２８は、配管２００における腐食２１０のアコースティックエミッションによって弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する（Ｓ１０７）。具体的には、放出エネルギー値算出部１２８は、検出エネルギー値算出部１２７が算出した検出時の弾性波のエネルギーの大きさを示す値と、減衰率特定部１２６が特定した減衰率とに基づいて、弾性波が放出されたときのエネルギーの大きさを示す値を算出する。
【００４２】
腐食検査システム１００は、このような処理（Ｓ１０１〜Ｓ１０７）を予め定められた検査時間が経過するまで、ＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂが弾性波を検出する度に繰り返す。そして、予め定められた検査時間が経過すると、ＡＥ信号処理装置１２０の腐食量特定部１２９は、腐食位置特定部１２５が特定した位置における腐食２１０の腐食量を特定する（Ｓ１０８）。具体的には、腐食量特定部１２９は、腐食位置特定部１２５が何度も同じ個所を腐食の位置として特定している場合、その位置から放出されているエネルギーの値を加算していく。そして、腐食量特定部１２９は、腐食量データ格納部１２２を参照し、加算して得られた値と一致する放出エネルギーデータと対応付けられた腐食量データによって示される腐食量に関する情報を、腐食位置特定部１２５が特定した位置における腐食２１０の腐食量として特定する。なお、所定時間内に腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出される弾性波のエネルギーの大きさと、腐食量との関係は、関数によって表すこともできる。したがって、腐食量特定部１２９は、そのような関数を用いることによって腐食量を特定することもできる。そして、腐食量特定部１２９は、特定した腐食量に関する情報を、ＡＥ信号処理装置１２０に接続された出力装置１４０に送信する。
【００４３】
このように、腐食検査システム１００は、腐食２１０のアコースティックエミッションによって放出される弾性波を、配管２００の両端に設置されたＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂによって検出し、信号処理することによって、配管２００における腐食２１０の位置と、その腐食量を特定することができる。また、腐食検査システム１００にあっては、配管２００のフランジ２２０ａ、及びフランジ２２０ｂあるいはそれぞれのフランジの内側にそれぞれ配置されたＡＥセンサ１１０ａ、及びＡＥセンサ１１０ｂによって、配管２００に生じている全ての腐食のアコースティックエミッションによって放出される弾性波を検出することができるので、超音波厚み測定方法等のように何度もセンサを移動させる煩わしさがない。更に、腐食検査システム１００にあっては、腐食２１０の進行によって放出される弾性波アコースティックエミッションが配管２００中を伝播するので、保温している保温材等を全て撤去する必要がなく、ＡＥセンサを取り付ける部分だけ保温材等を撤去するだけで検査を行うことができる。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。たとえば、以上の説明では、弾性波を検出したときのエネルギーの大きさを振幅を積分して求めたが、「振幅と持続時間の積」や「振幅の２乗」として求めてもよい。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４５】
１００  腐食検査システム
１１０  ＡＥセンサ
１２０  ＡＥ信号処理装置
１２１  減衰率データ格納部
１２２  腐食量データ格納部
１２３  周波数成分取出部
１２４  判定部
１２５  腐食位置特定部
１２６  減衰率特定部
１２７  検出エネルギー値算出部
１２８  放出エネルギー値算出部
１２９  腐食量特定部
１３０  通信ケーブル
２００  配管
２１０  腐食
２２０  フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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