(57)【要約】【課題】設備の金属材料の局部塑性変形度を精度良く測定できる非破壊検査方法を提供すること。【解決手段】設備を構成する金属材料１０の局部塑性変形度を測定する非破壊検査方法において、超音波探触子３が被測定物１０に所定周波数の超音波を入射し、受信子４が被測定物１０で発生する共振周波数の波形を受信し、局部塑性変形度解析手段７が受信子３が受信した共振周波数の波形を解析して、局部塑性変形度を測定する。【選択図】図２
2008107101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備を構成する金属材料の局部塑性変形度を測定する非破壊検査方法において、
被測定物に所定周波数の超音波を入射する超音波探触子と、
被測定物で発生する共振周波数の波形を受信する受信子と、
前記受信子が受信した共振周波数の波形を解析して、局部塑性変形度を測定する局部塑性変形度解析手段を有することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載する非破壊検査方法において、
前記局部塑性変形度解析手段は、前記所定周波数の２次高調波の振幅と、前記所定周波数の基本波の振幅との比に基づいて、局部塑性変形度を決定することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項１に記載する非破壊検査方法において、
前記局部塑性変形度解析手段は、前記受信子が受信した共振周波数の波形を解析して高調波強度の大きさを測定し、測定された高調波強度を画像化することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する非破壊検査方法において、
前記超音波探触子と前記受信子とは、１個の反射型超音波探触子によって構成されていることを特徴とする非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備を構成する金属材料の局部塑性変形度を測定する非破壊検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インフラなどの鋼構造物や産業機械等は、それら設備を構成する金属材料が外力を受けて目に見えない塑性変形を局部的に生じることがある。この局部塑性変形を検出することは、設備の健全性を確保する上で重要である。そのため、従来から局部塑性変形度を幅広く簡単に測定する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、直交２方向の音速差と塑性ひずみの関係を求め、設備を構成する金属材料の局部塑性変形度を測定する方法が提案されている。この方法は、例えば、図１３に示すように、試験片１０１に探触子１０２を接着した測定装置１００を用いる。探触子１０２は、直交２方向の横波センサを1 個のケースに収納し、２方向の横波速度を同一セッティングで測定できるようにしたものである。本測定では、探触子１０２は、中心周波数が５ＭＨｚ、直径が１３ｍｍのものを使用する。探触子１０２は、高粘度の音響結合材であるタンソニック(東芝タンガロイ登録商標)を用いて試験片１０１に接着されている。
【０００４】
測定では、試験片１０１の引張方向（Ａ方向）と、それに直交する方向（Ｂ方向）の横波速度比Ａ／Ｂを測定した。尚、タンソニック（東芝タンガロイ登録商標）は、高粘度であるため、探触子１０２を試験片１０１に押付けた後の保持時間により受信振幅は変化するが、受信時間はほとんど変化しない。そこで、データ収集は、探触子１０２を試験片１０１に押し付けた後５分経過した後に行った。
【０００５】
この測定の結果、図１４に示すように、横波音速差変化率は塑性ひずみに対してほぼ単調に増加し、横波速度比Ａ／Ｂと塑性ひずみとの間に正の相関があることが確認された。
よって、ガス管に探触子１０２を接着して横波音速差変化率を調べることにより、ガス管に生じた塑性ひずみを検出することも可能と考えられる。
【０００６】
【非特許文献１】烏山、岩清水、小堀、機論Ａ、５４（１９９８）、１８４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１では、塑性ひずみ１０％までしか、横波音速差変化率Ａ／Ｂと塑性ひずみとの関係を確認していなかった。設備の種類によっては、１０％を超える局部塑性変形の検出を要する場合がある。
【０００８】
例えば、設備の一例である地中に埋設されるガス管は、高度の安全性を保つため、さまざまな維持管理基準が定められており、その基準評価の一つとして、耐震性がある。耐震性の評価基準には、色々な方法があるが、もっとも重要な基準の一つに、ガス管の発生歪み量がある。ガス管の発生歪み量は、塑性変形歪みが３０％以下であることと具体的に規定されている。よって、ガス管の局部塑性変形度測定では、１０％を超える範囲の塑性歪みを測定するニーズがある。
【０００９】
そこで、発明者らは、従来の非破壊検査方法が１０％を超える範囲の塑性歪みを測定できるか確認する実験を行った。この実験では、ガス管を構成する金属材料と同等の伸び性能を有するＳＵＳ３０４を材質とする２個の試験片１０１Ａ又は試験片１０１Ｂを図１３に示す測定装置にセットし、横波音速差変化率Ａ／Ｂの塑性ひずみ依存性が一致するか否かを調べた。
【００１０】
図１５は、試験片１０１Ａの第１測定結果を示す。図１６は、試験片１０１Ｂの第２測定結果を示す。
図１５のＰ１、Ｐ２及び図１６のＰ３，Ｐ４に示すように、試験片１０１Ａ，１０１Ｂは何れも、横波音速差変化率Ａ／Ｂと塑性ひずみとの間に負の相関関係が認められた。横波音速差変化率Ａ／Ｂと塑性ひずみとの間に負の相関関係がある領域では、塑性変形度を測定できない。よって、従来の横波音速差変化率に基づく非破壊検査方法は、ガス管など設備の金属材料の局部塑性変形を検出する実構造に適用することは困難であった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、設備の金属材料の局部塑性変形度を精度良く測定できる非破壊検査方法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】
【００１２】
本発明に係る非破壊検査方法は、次のような構成を有する。
（１）設備を構成する金属材料の局部塑性変形度を測定する非破壊検査方法において、被測定物に所定周波数の超音波を入射する超音波探触子と、被測定物で発生する共振周波数の波形を受信する受信子と、前記受信子が受信した共振周波数の波形を解析して、局部塑性変形度を測定する局部塑性変形度解析手段を有する。
【００１３】
（２）（１）に記載の発明において、前記局部塑性変形度解析手段は、前記所定周波数の２次高調波の振幅と、前記所定周波数の基本波の振幅との比に基づいて、局部塑性変形度を決定する。
【００１４】
（３）（１）に記載の発明において、前記局部塑性変形度解析手段は、前記受信子が受信した共振周波数の波形を解析して高調波強度の大きさを測定し、測定された高調波強度を画像化する。
ここで、高調波強度とは、基本波の振幅と２次高調波の振幅との振幅比のしきい値に対する割合をいう。
【００１５】
（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、前記超音波探触子と前記受信子とは、１個の反射型超音波探触子によって構成されている。
【発明の効果】
【００１６】
上記（１）に記載の発明は、超音波探触子が被測定物に所定周波数の超音波を入射して被測定物を共振させ、受信子が被測定物の共振周波数の波形を受信し、その共振周波数の波形を解析して局部塑性変形度を測定するので、被測定物の局部塑性変形度が１０％を超えても、設備の金属材料の塑性変形を精度良く測定できる。
【００１７】
上記（２）に記載の発明は、共振周波数の波形を解析して、所定周波数の２次高周波の振幅と所定周波数の基本波の振幅との比に基づいて、局部塑性変形度を決定することにより、被測定物の塑性変形度が１０％を超えても、２次高周波の振幅と基本波の振幅との比Ａ／Ｂと、塑性ひずみとの間に正の相関関係が認められるので、設備の金属材料の局部塑性変形度を精度良く検査できる。
【００１８】
上記（３）に記載の発明は、受信子が受信した共振周波数の波形を解析して測定した高調波強度の大きさが塑性変形度に対応し、測定された高調波強度を画像化し、塑性変形度を可視化するので、塑性変形の発生量や発生部位を簡単に把握できる。
【００１９】
また、上記（４）に記載の発明は、超音波探触子と受信子とを一つの反射型超音波探触子で構成するので、局部塑性変形度の測定に要する測定スペースを小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明に係る非破壊検査方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、共振２次高調波測定装置１の概略構成図を示す。
共振２次高周波測定装置１は、水槽２に、超音波探触子３と受信子４とが試験片１０を挟んで対向配置されている。超音波探触子３には大振幅バースト波発生装置５が接続されている。また、受信子４には振幅測定装置６が接続されている。共振２次高周波測定装置１は、超音波探触子３、試験片１０、受信子４の間で超音波を送受信させるために、超音波伝播媒体の一例である水を水槽２に張り、超音波探触子３と受信子４と試験片１０とを水中に浸し漬けている。
【００２２】
大振幅バースト波発生装置５は、所定波数（例えば、５０波、１００波、１３０波など）のバースト波を発生し、超音波探触子３に入力するものである。バースト波の振幅は、試験片１０を共振させられるように大きくされている。
超音波探触子３は、試験片１０に所定周波数の超音波を入射するものである。第１実施形態では、直径６ｍｍ、中心周波数５ＭＨｚの平面探触子を超音波探触子３に使用し、大振幅バースト波発生装置５から入力した大振幅バースト波を試験片１０に入射する。
【００２３】
受信子４は、試験片１０が発生する共振周波数の波形を受信するものである。第１実施形態では、帯域が１〜１０ＭＨｚの共振周波数を受信するものを受信子４に使用する。
振幅測定装置６は、市販のコンピュータであって、「局部塑性変形度解析手段」の一例である局部塑性変形度解析プログラム７を記憶している。局部塑性変形度解析プログラム７は、受信子４が受信した共振周波数の波形を解析して、所定周波数の２次高調波の振幅Ａ２と所定周波数の入射波の振幅Ａ１との比Ａ２／Ａ１に基づいて、局部塑性変形度を決定するものである。
【００２４】
上記構成を有する共振２次高調波測定装置１を用いた非破壊検査方法について説明する。
超音波探触子３は、大振幅バースト波発生装置５から入力したバースト波を試験片１０に入射する。試験片１０は、超音波探触子３から入射した超音波に応じて共振する。試験片１０が発生する共振周波数の波形は、受信子４に受信される。受信子４は、受信した共振周波数の波形を振幅測定装置６に出力する。振幅測定装置６は、局部塑性変形度解析プログラム７を実行し、試験片１０の局部塑性変形度を測定する。バースト波の出力と、バースト波に対応する共振高調波の収録とは同期して行われる。すなわち、大振幅バースト波発生装置５は、先のバースト波を出力した後、振幅測定装置６が先のバースト波に対応する共振高調波を収録し終えてから、次のバースト波を出力する。バースト波を複数回出力するのは、測定精度を向上させるためである。
【００２５】
局部塑性変形度の測定は、次のように行われる。
局部塑性変形度解析プログラム７は、バースト波１サイクルに対して発生する共振高調波波形を収録する。そして、大振幅バースト波発生装置５が出力したバースト波について共振高調波波形の収録を完了すると、収録した共振高調波を平均化する。共振高調波には、他の装置などから発生するノイズが含まれ、平均化することによりノイズを除去できるからである。
【００２６】
図２は、図１に記載する測定装置１によって得られる発振スペクトルの一例を示す。
平均化した共振高調波のうち後ろから１８波を取り出してフーリエ変換処理を実施し、図２に示す共振スペクトルを算出する。平均化した共振高調波のうち後ろから１８波を取得するのは、共振高調波は後ろにいくほど共振が進んで高周波成分を多く含み、フーリエ変換処理を安定して行い、信頼度の高い発振スペクトルを確認するためである。
【００２７】
図２に示す共振スペクトルから基本波の振幅Ａ１と、２次高調波の振幅Ａ２とを取り出し、２次高調波の振幅Ａ２と基本波の振幅Ａ１との振幅比Ａ２／Ａ１を算出する。そして、算出した振幅比Ａ２／Ａ１に基づいて、局部塑性変形度を測定する。
【００２８】
ところで、発明者らは、ＳＵＳ３０４を材質とする試験片１０に塑性変形度２％、２０％、４５％に対応する引張試験を実行して試験片１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを作製し、上記非破壊検査方法を使用して各試験片１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの局部塑性変形度を測定した。
【００２９】
試験片１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、引張試験実行後、塑性変形度が大きいほど肉厚が薄くなる。試験片の肉厚が薄いほど、試験片と超音波探触子３との間、及び、試験片と受信子４との間の水中伝播距離が増大するため、試験片の厚みは共振周波数の波形にバラツキを生じさせる要因になる。そこで、実験では、試験片１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｂの厚みを、引張試験実行後一定の厚み（５．６ｍｍ）に加工して揃えている。
【００３０】
測定試験では、バースト波（入射波）の波数を５０波、１００波、１３０波とした各場合について、入射波の励起電圧を１００Ｖ，２００Ｖ、３００Ｖに変えて行った。この測定試験の結果を図３に示す。
【００３１】
図３に示すように、入射波の波数と励起電圧が同じ場合、２次高調波の振幅Ａ２と基本波の振幅Ａ１との振幅比Ａ２／Ａ１と、塑性変形度との間に正の相関関係が認められた。
【００３２】
よって、第１実施形態の非破壊検査方法は、試験片１０に超音波探触子３からバースト波を入射し、試験片１０が発生する共振高調波を受信子３で受信し、受信した共振高調波の波形を解析して２次高調波Ａ２と基本波Ａ１との比Ａ２／Ａ１を求めたときに、塑性変形度が１０％を超える場合でも、その比Ａ２／Ａ１と塑性変形度との間に高い相関関係が認められる（図３参照）。そのため、水浸させた試験片１０に超音波を入射して、試験片１０の内部に共振状態を励起し、高調波振幅を得て２次高調波Ａ２と基本波Ａ１との比Ａ２／Ａ１を求め、求めた比を図３に示す相関関係に対応させれば、塑性変形度が１０％を超えていても、塑性変形度を精度良く測定できる。従って、第１実施形態の非破壊検査方法によれば、試験片１０の局部塑性変形度が１０％を超えても、試験片１０の塑性変形度を精度良く測定できる。
【００３３】
具体的には、例えば、ガス管の地震後の健全性を評価する場合、上述したように塑性変形度が３０％以下であることを要する。そこで、第１実施形態の非破壊検査方法において、図３に示す相関関係のうち塑性変形度３０％の振幅比Ａ２／Ａ１をしきい値とし、測定した振幅比がしきい値以下である場合には、評価基準を満たし、測定した振幅比がしきい値より大きい場合には、評価基準を満たさないと判断すれば、塑性変形度の適否を簡単に判別することができる。
【００３４】
そして、図３に示す振幅比Ａ２／Ａ１と塑性変形度との正の相関関係は、周波数と励起電圧とが一定であれば常に認められる。そこで、入射波の周波数を少なくして局部塑性変形度を測定すれば、測定装置１の負担を軽減できる。
【００３５】
次に、発明者らは、共振２次高調波の振幅Ａ２と入射波の振幅Ａ１との比Ａ２／Ａ１と、入射波の励起電圧との関係について調べた。その結果を図４に示す。
【００３６】
図４に示すように、入射波の励起電圧が高いほど、塑性変形度毎の２次高調波の振幅Ａ２と基本波の振幅Ａ１との振幅比Ａ２／Ａ１の差が大きい。
よって、第１実施形態の非破壊検査方法によれば、入射波の励起電圧を大きいほど、局部塑性変形度を測定し易い。
【００３７】
（第２実施形態）
続いて、本発明の非破壊検査方法の第２実施形態について図面を参照して説明する。図５は、反射型共振２次高調波測定装置２１の概略構成図である。
第２実施形態の非破壊検査方法は、送受信機能を有する反射型超音波探触子２２を用いる点、及び、局部塑性変形度を可視化した点が第１実施形態と相違する。ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点には図面に同一符号を付し、説明を適宜割愛する。
【００３８】
図５に示す反射型共振２次高調波測定装置２１は、反射型超音波探触子２２が、走査装置２３によって水槽２内で２軸方向に移動自在に設けられている。反射型超音波探触子２２には、大振幅バースト波発生装置５と、電圧リミッタ３２とが接続している。大振幅バースト波発生装置５は、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という。）２５のＡ／Ｄコンバータ２６に直接接続されている。電圧リミッタ３２は、アンプ・ハイパスフィルタ２４を介してＡ／Ｄコンバータ２６に接続されている。パソコン２５は、この他に、モータコントローラ２７を内蔵し、また局部塑性変形度解析プログラム２８を記憶する。また、パソコン２５には、ディスプレイ２９が接続している。
【００３９】
反射型超音波探触子２２は、試験片１０に入射した超音波に反応して試験片１０が発生する共振高調波を受信する圧電素子３０を内蔵する。反射型超音波探触子２２は、圧電素子３０を試験片１０に対向させた状態で試験片１０とともに水中に浸し漬けられている。
【００４０】
パソコン２５は、市販のコンピュータであって、データの管理や各種演算・加工処理などを行う。ディスプレイ２９には、データ処理の内容や結果等が表示される。
【００４１】
Ａ／Ｄコンバータ２６は、大振幅バースト波発生装置５にバースト波を出力するためのトリガを与える。また、Ａ／Ｄコンバータ２６は、アンプ・ハイパスフィルタ２４から共振高調波を入力する。かかるＡ／Ｄコンバータ２６は、共振高調波を収録したときにバースト波を出力するトリガを大振幅バースト波発生装置５に与え、バースト波の出力と共振高調波の収録とを同期させている。
電圧リミッタ３２は、所定振幅を超える振幅をカットして、アンプ・ハイパスフィルタ２４に出力する。
アンプ・ハイパスフィルタ２４は、受信信号から高調波成分を取り出してＡ／Ｄコンバータ２６に出力する。
【００４２】
局部塑性変形度解析プログラム２８は、第１実施形態の局部塑性変形度解析プログラム７と同様の処理をして塑性変形度を測定し、その際に求められる高次高調波の大きさに基づいて塑性変形度を画像化してディスプレイ２９に表示させる。
【００４３】
モータコントローラ２７は、走査装置２３のモータ３１を制御して、反射型超音波探触子２２の位置制御を行うものである。
【００４４】
上記構成を有する反射型共振２次高調波測定装置２１を用いて実施される非破壊検査方法について説明する。
図５に示す反射型共振２次高調波測定装置２１は、走査装置２３によって反射型超音波探触子２２を所定位置に配置してある測定領域（例えば２〜３ｍｍ２）を走査させた後、走査装置２３によって反射型超音波探触子２２を次の位置まで移動させて、別の測定領域（例えば２〜３ｍｍ２）を走査させる。このように、反射型共振２次高調波測定装置２１は、反射型超音波探触子２２を移動させながら広領域を走査する。そして、各走査に対応する共振高調波に基づいて高次高調波を求め、塑性変形度を画像化する。
【００４５】
具体的な信号の流れを図６を参照して説明する。図６は、回路を流れる信号を概念的に示す図である。
大振幅バースト波発生装置５は、Ａ／Ｄコンバータ２６からトリガを入力すると、図６（ａ）に示すように、大振幅なバースト波を発生し、反射型超音波探触子２２に出力する。反射型超音波探触子２２は、大振幅バースト波発生装置５から入力したバースト波を図６（ｂ）に示すようにそのまま試験片１０に入射する。バースト波は、水を伝播して試験片１０に入射する。試験片１０は、超音波に共振して内部に共振高調波を発生させる。
【００４６】
試験片１０が発生した共振高調波は、水を伝播して反射型超音波探触子２２の圧電素子３０に作用し、圧電素子３０を振動させる。圧電素子３０は、図６（ｃ）に示す共振高調波を電圧リミッタ３２に出力する。
【００４７】
電圧リミッタ３２には、大振幅バースト波発生装置５と反射型超音波探触子２２とが並列に接続されているため、図６（ｄ）に示すように大振幅のバースト波と小振幅の共振高調波とが入力する。大振幅の波は、Ａ／Ｄコンバータ２６を破壊する恐れがあるので、電圧リミッタ３２は、図６（ｅ）に示すように所定振幅を超える振幅をカットしてから、アンプ・ハイパスフィルタ２４に波形を出力する。アンプ・ハイパスフィルタ２４は、受信信号から高調波の成分を取り出し、Ａ／Ｄコンバータ２６に出力する。Ａ／Ｄコンバータ２６は、入力した波形を局部塑性変形度解析プログラム２８に渡す。
【００４８】
局部塑性変形度解析プログラム２８は、入力した波形を収録し、収録した波形を平均処理してノイズを除去した後、フーリエ変換処理を施し、発振スペクトルを取得する。発振スペクトルから基本波Ａ１と２次高調波Ａ２とを求め、２次高調波Ａ２と基本波Ａ１との振幅比Ａ２／Ａ１を算出する。そして、振幅比Ａ２／Ａ１のしきい値を１００％として、算出した振幅比Ａ２／Ａ１のしきい値に対する割合を求め、高調波強度の大きさとする。なお、しきい値は、非破壊検査方法の使用目的に応じて任意に設定されるものとする。そして、高調波強度を色分け等で識別可能に画像化し、その画像をディスプレイ２９に表示する。
【００４９】
発明者らは、上記非破壊検査方法を使用して塑性変形度が異なる試験片１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈの塑性変形度を調べた。この試験では、ＳＵＳ３０４を材質とする試験片１０に塑性変形歪み５％、１５％、２５％、３５％、４５％に対応する引張試験を行い、試験片１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈを作製した。尚、試験片１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈは、引張試験後肉厚を所定厚さ（５．６ｍｍ）に加工した。反射型超音波探触子２２には、中心周波数５ＭＨｚ、直径６．３ｍｍの平面探触子を用いた。そして、反射型小音波探触子２２が試験片１０に入射するバースト波（入射波）は、周波数３．５６ＭＨｚ、波数５０波、励起電圧６００Ｖとして、各試験片１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈに第２実施形態の非破壊検査方法を実施した。
【００５０】
図７〜図１１は、ディスプレイに表示される解析結果の一例を示す。尚、図７〜図１１に示すハッチングは高調波強度の大きさを示し、ハッチングの色が濃く黒に近づくほど高調波強度が大きく、ハッチングの色が薄く白に近づくほど高調波強度が小さいものとする。
【００５１】
図７〜図１１に示すように、試験片１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈは、塑性変形度が大きいほど長細く伸びて、図中Ｘ１〜Ｘ５に示す断面積が小さくなる。図７〜図１１のＸ１〜Ｘ５に示すように、試験片１０の断面積が小さく変化するにつれて、黒く塗りつぶす度合いの高いハッチングを含む割合が増加する。また、黒く塗りつぶす度合いの高いハッチング部分は、試験片１０の断面積が小さくなるほど、試験片１０の内側に向かって広がっている。図７〜図１１に示す試験結果より、高調波強度が大きいことを示す黒く塗りつぶす度合いの高いハッチングを含む部位ほど、塑性変形歪みを多く含むと考えられる。
【００５２】
尚、発明者らは、中心周波数５ＭＨｚの平面探触子で線形超音波法による測定を行ったが、線形超音波法では、図７〜図１１に示すような高調波強度の分布を測定することができなかった。このことからも、第２実施形態の非破壊検査方法を画像化して得られた高調波強度の分布が塑性変形に起因することが解る。
【００５３】
よって、第２実施形態の非破壊検査方法によれば、ディスプレイ２９に高調波強度を画像表示し、局部塑性変形度を可視化するので、ディスプレイ２９の表示内容から試験片１０のどの部分に、どれだけの塑性変形が生じているかを簡単に把握できる。
【００５４】
また、第２実施形態の非破壊検査方法によれば、反射型超音波探触子２２が超音波の出力と共振高調波の受信とを行うので、第１実施形態のように超音波探触子３と受信子４とを別個に設ける場合と比べて、局部塑性変形度の測定に要する測定スペースを小さくすることができる。
【００５５】
また、第２実施形態の非破壊検査方法によれば、反射型超音波探触子２２を走査装置２３によって移動自在に設けたので、反射型超音波探触子２２を移動させて広範囲に渡って局部塑性変形度を測定することができる。
【実施例】
【００５６】
上記非破壊検査方法を適用した一実施例を説明する。
上記非破壊検査方法は、例えば、地中に埋設されたガス管５２の塑性変形度を測定するために用いられる。ガス管測定装置５１の一例を図１２に示す。
図１２に示すガス管測定装置５１は、地表Ｇに露出するガス管５２の表面を容器５３で囲み、その容器に水を張るなどして局部的な水浸状態を作り出す。そして、その水に反射型超音波探触子２２の先端部分を浸し漬ける。反射型超音波探触子２２は、容器５３に組み付けられた走査装置５４によって２軸方向に移動自在に保持されている。反射型超音波探触子２２は、配線５５を介して制御装置５６に接続されている。制御装置５６は、上述した大振幅バースト波発生装置５、電圧リミッタ３２、アンプ・ハイパスフィルタ２４、Ａ／Ｄコンバータ２６、モータコントローラ２７、局部塑性変形度解析プログラム２８、ディスプレイ２９等をワンボックス化して持ち運び容易にしたものである。
【００５７】
例えば、地震が起こった場合、地中に埋設されている全てのガス管５２を掘り起こして塑性変形度を測定することは、時間や手間を考えるとできない。そこで、例えば、地震があったときに、ガス管５２のうち、塑性変形しやすい部分（例えば、継手部分や曲がり管部分等）の局部塑性変形度を測定する。
【００５８】
例えば、継手部分の周りにある土を掘り起こしてガス管５２の継手部分を露出させ、露出したガス管５２の表面に付着した土や汚れを拭き取る。そして、拭き取った表面に局部的に水浸状態をつくり反射型超音波探触子２２を設置する。そして、反射型超音波探触子２２によって露出したガス管５２の表面を走査する。制御装置５６は、継手部分が生じる共振高調波に基づいて高調波強度を測定し、その測定結果を画像化して制御装置５６のディスプレイに表示する。検査担当者は、制御装置５６のディスプレイの表示を見て継手部分の塑性ひずみを評価する。
【００５９】
課題で説明したように、ガス管５２の耐震性の評価は、塑性変形度が３０％以下であるか否かを判断基準の一つとする。そこで、検者担当者は、塑性変形度３０％の振幅比Ａ２／Ａ１をしきい値とすることを制御装置５６に設定する。この場合、制御装置５６のディスプレイには、塑性変形度が３０％を超える部分は高調波強度が大きく表示され、塑性変形度が３０％以下の部分は、塑性変形度３０％のときの振幅比Ａ２／Ａ１に対する割合に応じた高調波強度が表示される。
【００６０】
そのため、検査担当者は、制御装置５６のディスプレイに表示される高調波強度の分布を見て、塑性変形度３０％を超える部分が継手部分にあるか否かを判断する。塑性変形度３０％を超える部分がなければ、規定された耐震性を確保できていると判断する。そして、判断した場所は、塑性変形が生じやすい継手部分であるので、その周りのガス管５２も継手部分と同様に耐震性の評価基準を満たすと判断する。一方、塑性変形度３０％を超える部分があれば、耐震性の評価基準を満たさないと判断する。この場合、検査担当者は、継手部分の周りにおけるガス管５２も耐震性の評価基準を満たさない可能性があるので、別の場所を測定するか、或いは、他の部分も継手部分と一緒に交換する等の手立てを打つ。
【００６１】
尚、ディスプレイの表示には、塑性変形度３０％を超える表示がまばらに点在することがある。一般的に塑性変形は、応力集中によって生じ、点在するとは考えにくい。この場合には、当該表示は誤差によるものと判断すればよい。
【００６２】
この実施例では、ガス管５２に容器５３を取り付けて水浸状態を作り出したが、ガス管５２の表面に超音波伝播液体を塗布し、その超音波伝播液体を介して反射型超音波探触子２２をガス管５２に押し付けるようにしてもよい。この場合、反射型超音波探触子２２とガス管５２との間に介在する超音波伝播液体が超音波伝播の良否を左右するので、超音波伝播液体は粘性のあるものが好ましい。そして、このように超音波伝播液体を塗布することにより容器５２が不要になり、測定スペースの狭小化を図ることができる。
【００６３】
以上、本発明の非破壊検査方法の一実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、試験片やガス管など一定の肉厚・大きさのあるものを検査対象としたが、薄い金属板や設備を構成する小さい部品に至るまで、適用先の形状やサイズにかかわらず金属材料全般を検査対象としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態に係り、共振２次高調波測定装置の概略構成図を示す。
【図２】図１に記載する測定装置によって得られる発振スペクトルの一例を示す。
【図３】図１に記載する測定装置を用いて２次高調波振幅比の塑性ひずみ依存性を調べた測定結果を示す。
【図４】図１に記載する測定装置を用いて２次高調波振幅比の励起電圧依存性を調べた測定結果を示す。
【図５】本発明の第２実施形態に係り、反射型共振２次高調波測定装置の概略構成図を示す。
【図６】図５に示す測定装置において回路を流れる信号を概念的に示した図である。
【図７】塑性変形度５％の試験片を図５に示す測定装置にセットしたときにディスプレイに表示される解析結果の一例を示す。
【図８】塑性変形度１５％の試験片を図５に示す測定装置にセットしたときにディスプレイに表示される解析結果の一例を示す。
【図９】塑性変形度２５％の試験片を図５に示す測定装置にセットしたときにディスプレイに表示される解析結果の一例を示す。
【図１０】塑性変形度３５％の試験片を図５に示す測定装置にセットしたときにディスプレイに表示される解析結果の一例を示す。
【図１１】塑性変形度４５％の試験片を図５に示す測定装置にセットしたときにディスプレイに表示される解析結果の一例を示す。
【図１２】第２実施形態の非破壊検査方法を具体化した実施例であって、ガス管測定装置の一例を示す概念図である。
【図１３】従来の横波音速比法を用いた測定装置の概略構成図である。
【図１４】図１３に示す測定装置を用いて得た炭素鋼の横波音速差変化率の塑性ひずみ依存性を示す図である。
【図１５】図１３に示す測定装置を用いて、ＳＵＳの横波音速差変化率の塑性ひずみ依存性を調べて得た第１測定結果を示す図である。
【図１６】図１３に示す測定装置を用いて、ＳＵＳの横波音速差変化率の塑性ひずみ依存性を調べて得た第２測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
３  超音波探触子
４  受信子
７，２８  局部塑性変形度解析プログラム（局部塑性変形度解析手段）
１０  試験片（金属材料）
２２  反射型超音波探触子
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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