(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置されて、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷する第一アレイと、
前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置されて、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する第二アレイと、
を備える超音波探触子と、
前記第一アレイが前記第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷するように、前記第一アレイを制御し、前記第二アレイが前記第二領域をタンデム法で超音波探傷するように、前記第二アレイを制御する処理装置と、
を備える超音波探傷装置。
【請求項２】
前記処理装置は、前記第二アレイに、前記第二領域を前記タンデム法に加えてさらにセクタスキャン法で超音波探傷させる
請求項１に記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記第一アレイと前記第二アレイとを角度可変に接続する接続部をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記第一アレイと前記第二アレイとは角度固定に接続されており、
前記超音波探触子は、前記第一アレイと前記円筒外周面との隙間を埋めるスペーサをさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記超音波探触子を前記配管の周方向に移動させる移動機構をさらに備える
請求項１から４の何れか一項に記載の超音波探傷装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記第二アレイにタンデム法で超音波探傷させる場合、前記第二アレイが備える複数の振動子のうち、超音波発信側の振動子および超音波受信側の振動子を、時間経過に応じて切り替える、
請求項１から５の何れか一項に記載の超音波探傷装置。
【請求項７】
第一アレイと第二アレイとを備える超音波探傷装置の超音波探傷方法であって、
配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷し、
前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域をタンデム法で超音波探傷する、
超音波探傷方法。
【請求項８】
第一アレイと第二アレイとを制御するコンピュータに、
配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷するよう前記第一アレイを制御させ、
前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域をタンデム法で超音波探傷するよう前記第二アレイを制御させる
ためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷装置、超音波探傷方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接部分など部材の接合部分の状態を超音波探傷にて検査するための幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、容器に円形の穴を開けてノズルを溶接により接合した場合に、溶接部分に対して超音波探傷を行うための検査方法及び装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２７１６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
径が異なる２つの配管を接合する方法として、これら２つの配管の間にテーパ形状を有する配管を挿入して接合する方法がある。特に、テーパ形状を有する配管の端部をテーパの付けられてない直線部とし、この直線部で配管の接合を行う方法がある。
この方法で接合された配管の接合部分全体を超音波探傷するために、テーパ部（テーパ形状を有する部分）の外周面上で超音波探触子を移動させ、さらに、直線部の外周面上で超音波探触子を移動させて超音波で接合部分を走査する場合がある。
しかしながら、この場合、テーパ部の外周面上に超音波探触子を設置して移動させた後、直線部の外周面上に超音波探触子を設置し直す必要がある点で、探傷に時間を要する。
また、特許文献１には、テーパ部から超音波を入力して超音波探傷を行うことについては記載されていない。
【０００５】
本発明は、テーパ部から超音波を入力して超音波探傷を行う場合に、より短時間でかつ接合部分全体を探傷することができる超音波探傷装置、超音波探傷方法及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、超音波探傷装置は、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置されて、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷する第一アレイと、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置されて、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する第二アレイと、を備える超音波探触子と、前記第一アレイが前記第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷するように、前記第一アレイを制御し、前記第二アレイが前記第二領域をタンデム法で超音波探傷するように、前記第二アレイを制御する処理装置と、を備える。
【０００８】
前記第二アレイは、前記第二領域を前記タンデム法に加えてさらにセクタスキャン法で超音波探傷するようにしてもよい。
【０００９】
前記第一アレイと前記第二アレイとを角度可変に接続する接続部をさらに備えるようにしてもよい。
【００１０】
前記第一アレイと前記第二アレイとは角度固定に接続されており、前記超音波探傷装置は、前記第一アレイと前記円筒外周面との隙間を埋めるスペーサをさらに備えるようにしてもよい。
【００１２】
前記超音波探触子を前記配管の周方向に移動させる移動機構をさらに備えるようにしてもよい。
前記処理装置は、前記第二アレイにタンデム法で超音波探傷させる場合、前記第二アレイが備える複数の振動子のうち、超音波発信側の振動子および超音波受信側の振動子を、時間経過に応じて切り替えるようにしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、超音波探傷方法は、第一アレイと第二アレイとを備える超音波探傷装置の超音波探傷方法であって、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷し、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域をタンデム法で超音波探傷する。
時間経過に応じて切り替えるようにしてもよい。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、プログラムは、第一アレイと第二アレイとを制御するコンピュータに、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷するよう前記第一アレイを制御させ、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域をタンデム法で超音波探傷するよう前記第二アレイを制御させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
上記した超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及びプログラムによれば、テーパ部及び直線部から超音波を入力して超音波探傷を行う場合に、より短時間でかつ接合部分全体を探傷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態に係る超音波探傷装置が超音波探傷を行う配管の外形の例を示す概略外形図である。
【図３】同実施形態に係る直線部用振動子及びテーパ部用振動子の配置例を示す説明図である。
【図４】同実施形態におけるタンデム法での超音波発信側のテーパ部用振動子及び超音波受信側のテーパ部用振動子の設定例を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る超音波探触子の移動方向の例を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る表示部による超音波探傷の結果の表示の例を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る超音波探傷装置が配管と溶接部との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置が配管と溶接部との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態における直線部用振動子及びテーパ部用振動子の配置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を説明するが、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い。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。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、超音波探傷装置１は、超音波探触子１００と、処理装置２００とを備える。超音波探触子１００は、第一アレイ１１０と、第二アレイ１２０と、移動機構１３０とを備える。第一アレイ１１０は、複数の直線部用振動子１１１を備える。第二アレイ１２０は、第１テーパ部用振動子１２１−１〜第６４テーパ部用振動子１２１−６４を備える。処理装置２００は、信号入出力部２１０と、表示部２２０と、操作入力部２３０と、記憶部２８０と、制御部２９０とを備える。
超音波探触子１００は、さらに後述する接続部１４０を備える。
【００１９】
超音波探傷装置１は、テーパ（Taper）形状を有する配管の溶接部に対して超音波探傷を行う。
超音波探触子１００は、超音波の入出力を行う。具体的には、超音波探触子１００は、探傷対象に超音波を発し、反射した超音波を検出する。
第一アレイ１１０は、配管の円筒外周面上に配置されて、配管の端面に設けられた溶接部と配管との境界のうち第一領域を超音波探傷する。第一アレイ１１０は、第一領域をセクタスキャン（Sector Scan）法で超音波探傷する。
【００２０】
ここで、配管の円筒外周面は、配管のうちテーパを付けられていない部分の外周面である。以下では、テーパを付けられていない部分を直線部と称する。
また、ここでいう第一領域は、溶接部と配管との境界を２つに分けた各領域のうち配管の外周面側の領域である。以下では、溶接部と配管との境界を２つに分けた各領域のうち第一領域以外の領域を第二領域と称する。従って、第二領域は、溶接部と配管との境界を２つに分けた各領域のうち、第一領域よりも内側（配管の中心側）の領域である。後述するように、第二アレイ１２０が第二領域を超音波探傷する。
また、ここでいうセクタスキャン法とは、超音波ビームを扇形に走査する（すなわち、１つの平面内で超音波ビームの入射角度を変えて走査する）方法である。
【００２１】
直線部用振動子１１１の各々は、制御部２９０の制御に従って超音波を発信（出力）し、また、超音波を受信する。直線部用振動子１１１の各々が、直線部用振動子１１１毎に設定されたタイミング及び強度で超音波を発信することで所定の向きに超音波を発信することができ、セクタスキャン法を実行することができる。
なお、第一アレイ１１０が備える直線部用振動子１１１の数は、セクタスキャン法による超音波探傷を実行可能な数であればよい。
【００２２】
第二アレイ１２０は、配管のテーパ外周面上に配置されて、配管の端面に設けられた溶接部と配管との境界のうち第二領域を超音波探傷する。上述したように、第二領域は、溶接部と配管との境界における第一領域よりも内側の領域である。第二アレイ１２０は、第二領域をタンデム（Tandem）法で超音波探傷する。
【００２３】
ここで、配管のテーパ外周面は、配管のうちテーパを付けられた部分の外周面である。以下では、テーパを付けられた部分をテーパ部と称する。テーパ部は、直線部から離間するに従って漸次縮径する。
また、ここでいうタンデム法とは、超音波を発信する振動子と超音波を受信する振動子とを別々に設け、超音波を発信する振動子、超音波を受信する振動子それぞれの位置を変化させながら超音波探傷を行う方法である。以下では、超音波を発信する振動子を超音波発信側の振動子と称する。また、超音波を受信する振動子を超音波受信側の振動子と称する。
タンデム法では、超音波発信側の振動子が発信した超音波が少なくとも探傷対象（反射源）で反射して超音波受信側の振動子に到達する。超音波が超音波受信側の振動子に到達するように、超音波発信側の振動子が超音波を発信する角度を予め設定しておく。
【００２４】
第１テーパ部用振動子１２１−１〜第６４テーパ部用振動子１２１−６４の各々は、制御部２９０の制御に従って超音波を発信し、また、超音波を受信する。以下では、第１テーパ部用振動子１２１−１〜第６４テーパ部用振動子１２１−６４を総称してテーパ部用振動子１２１と表記する。
タンデム法では、制御部２９０が、テーパ部用振動子１２１の一部を超音波発信側の振動子に設定し、残りのテーパ部用振動子１２１の一部を超音波受信側の振動子に設定する。超音波発信側の振動子に設定されたテーパ部用振動子１２１の各々が、テーパ部用振動子１２１毎に設定されたタイミング及び強度で超音波を発信することで所定の向きに超音波を発信することができ、タンデム法を実行することができる。また、後述するように、制御部２９０が超音波発信側の振動子及び超音波受信側の振動子を切り替えることで、超音波探触子１００を移動させる必要無しに、配管の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。超音波探触子１００を配管の周方向に移動させながらこの走査を繰り返すことで、超音波探傷装置１は、第二領域全体を走査することができる。
なお、第二アレイ１２０が備えるテーパ部用振動子１２１の数は、６４個に限らず、タンデム法による超音波探傷を実行可能な数であればよい。
【００２５】
移動機構１３０は、制御部２９０の制御に従って、超音波探触子１００を第二配管９２０の周方向に移動させる。これにより、超音波探傷装置１は、溶接部と配管との境界を周方向に走査することができ、溶接部と配管との境界全体に対して超音波探傷を行うことができる。移動機構１３０は、例えば１ミリメートル（ｍｍ）毎など、所定の走査間隔毎に超音波探触子１００を移動させる。そして、超音波探傷装置１は、移動機構１３０が超音波探触子１００を移動させる毎に超音波探傷を行う。
【００２６】
処理装置２００は、直線部用振動子１１１の各々及び第二アレイ１２０の各々を制御して超音波を発信させる。また、処理装置２００は、直線部用振動子１１１の各々及び第二アレイ１２０の各々が受信した超音波を解析する。処理装置２００は、例えばコンピュータを用いて構成される。
信号入出力部２１０は、超音波探触子１００との間で信号のやり取りを行う。特に、信号入出力部２１０は、超音波の出力を指示する信号を制御部２９０から取得して超音波探触子１００へ出力する。また、信号入出力部２１０は、超音波探触子１００による超音波受信結果を示す信号を超音波探触子１００から取得して制御部２９０へ出力する。
【００２７】
表示部２２０は、例えば液晶パネル等の表示画面を備え、各種画像を表示する。特に、表示部２２０は、超音波探触子１００による超音波受信結果（すなわち、超音波探傷の結果）を示す画像を、制御部２９０の制御に従って表示する。具体的には、表示部２２０は、第一アレイ１１０による超音波探傷の結果を示す画像と第二アレイ１２０による超音波探傷の結果を示す画像とをつなぎ合わせた１つの画像を表示する。
操作入力部２３０は、例えば押ボタン等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受ける。例えば、操作入力部２３０は超音波探傷開始を指示するユーザ操作を受ける。操作入力部２３０は、受けたユーザ操作を示す信号を制御部２９０へ出力する。
【００２８】
記憶部２８０は、処理装置２００が備える記憶デバイスを用いて構成され、各種情報を記憶する。
制御部２９０は、処理装置２００の各部を制御して各種処理を実行する。制御部２９０は、例えば処理装置２００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部２８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
【００２９】
図２は、超音波探傷装置１が超音波探傷を行う配管の外形の例を示す概略外形図である。同図では、第一配管９１０と第二配管９２０とが溶接部９３０にて溶接されている。第二配管９２０は、直線部９２１とテーパ部９２２とを有し、直線部９２１が溶接部９３０に接している。また、軸線Ｌ１１は、第二配管９２０の軸線である。
直線部９２１は、第二配管９２０のうち、外周面が、軸線Ｌ１１に平行な外周面（円筒外周面）になっている部分である。テーパ部９２２は、第二配管９２０のうち、外周面が、直線部９２１の外周面から離間するに従って漸次縮径する外周面（テーパ外周面）になっている部分である。第二配管９２０は、配管（テーパ形状を有する配管）の例に該当する。
超音波探傷装置１は、第二配管９２０と溶接部９３０との境界面を超音波探傷する。
【００３０】
図３は、直線部用振動子１１１及びテーパ部用振動子１２１の配置例を示す説明図である。同図では、第一配管９１０、第二配管９２０及び溶接部９３０の断面の一部が示されている。第二配管９２０の直線部９２１の外周面上に第一アレイ１１０が設置されている。また、第二配管９２０のテーパ部９２２の外周面上に第二アレイ１２０が設置されている。第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とは接続部１４０にて角度可変に接続されている。これにより、第一アレイ１１０は直線部９２１の外周面に接し、かつ、第二アレイ１２０はテーパ部９２２の外周面に接している。
また、第一領域Ａ１１は、第二配管９２０と溶接部９３０との境界面における第二配管９２０の外周面側の領域である。第二領域Ａ１２は、第二配管９２０と溶接部９３０との境界面における第一領域Ａ１１よりも内側の領域である。
面Ｆ１１は、第二配管９２０の内表面である。
【００３１】
第一アレイ１１０は、第一領域Ａ１１をセクタスキャン法で超音波探傷する。
第二アレイ１２０は、第二領域Ａ１２をタンデム法で超音波探傷する。
ここで、図４を参照して、制御部２９０によるテーパ部用振動子１２１の制御について説明する。
【００３２】
図４は、タンデム法での超音波発信側のテーパ部用振動子１２１及び超音波受信側のテーパ部用振動子１２１の設定例を示す説明図である。
制御部２９０は、超音波発信側のテーパ部用振動子１２１と超音波受信側のテーパ部用振動子１２１とを切り替える。超音波受信側に設定されたテーパ部用振動子１２１は、受信した超音波の強度を示す信号を信号入出力部２１０を介して制御部２９０へ出力する。
【００３３】
時刻ｔ１では、制御部２９０は、第１テーパ部用振動子１２１−１〜第８テーパ部用振動子１２１−８を超音波発信側に設定し、第５７テーパ部用振動子１２１−５７〜第６４テーパ部用振動子１２１−６４を超音波受信側に設定している。
ここで、制御部２９０は、テーパ部用振動子１２１から第二配管９２０への超音波の入射角度γ（図３）を予め（超音波の発信前に）算出しておく。制御部２９０は、超音波発信側のテーパ部用振動子１２１が発信した超音波が、第二領域Ａ１２と第二配管９２０の内表面（面Ｆ１１）とで反射した後、超音波受信側のテーパ部用振動子１２１へ到達する入射角度γを算出する。制御部２９０は、テーパの角度α及び開先のべベル角度βを既知であり、これらの値を用いて入射角度γを算出する。そして、制御部２９０は、算出した入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子１２１（第１テーパ部用振動子１２１−１〜第８テーパ部用振動子１２１−８）の各々の超音波発信タイミングを制御する。
【００３４】
また、時刻ｔ２では、制御部２９０は、第９テーパ部用振動子１２１−９〜第１６テーパ部用振動子１２１−１６を超音波発信側に設定し、第４９テーパ部用振動子１２１−４９〜第５６テーパ部用振動子１２１−５６を超音波受信側に設定している。制御部２９０は、時刻ｔ１の場合と同じ入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子１２１（第９テーパ部用振動子１２１−９〜第１６テーパ部用振動子１２１−１６）の各々の超音波発信タイミングを制御する。
時刻ｔ２では、第一領域Ａ１１のうち時刻ｔ１の場合よりも第二配管９２０の中心側に超音波を照射して探傷を行う。
【００３５】
また、時刻ｔ３では、制御部２９０は、第１７テーパ部用振動子１２１−１７〜第２４テーパ部用振動子１２１−２４を超音波発信側に設定し、第４１テーパ部用振動子１２１−４１〜第４８テーパ部用振動子１２１−４８を超音波受信側に設定している。制御部２９０は、時刻ｔ１の場合と同じ入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子１２１（第１７テーパ部用振動子１２１−１７〜第２４テーパ部用振動子１２１−２４）の各々の超音波発信タイミングを制御する。
時刻ｔ３では、第一領域Ａ１１のうち時刻ｔ２の場合よりもさらに第二配管９２０の中心側に超音波を照射して探傷を行う。
【００３６】
また、時刻ｔ４では、制御部２９０は、第２５テーパ部用振動子１２１−２５〜第３２テーパ部用振動子１２１−３２を超音波発信側に設定し、第３３テーパ部用振動子１２１−３３〜第４０テーパ部用振動子１２１−４０を超音波受信側に設定している。制御部２９０は、時刻ｔ１の場合と同じ入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子１２１（第２５テーパ部用振動子１２１−２５〜第３２テーパ部用振動子１２１−３２）の各々の超音波発信タイミングを制御する。
時刻ｔ４では、第一領域Ａ１１のうち時刻ｔ３の場合よりもさらに第二配管９２０の中心側に超音波を照射して探傷を行う。
【００３７】
このように、制御部２９０が超音波発信側のテーパ部用振動子１２１及び超音波受信側のテーパ部用振動子１２１を時間経過に応じて切り替える。これにより、超音波探傷装置１は、超音波探触子１００を動かす必要無しに、第二配管９２０の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。
なお、制御部２９０が設定する超音波発信側のテーパ部用振動子１２１の数及び超音波受信側のテーパ部用振動子１２１の数は、図４に示す８つに限らず、超音波ビームの方向を制御可能な数であればよい。
また、制御部２９０が超音波発信側のテーパ部用振動子１２１及び超音波受信側のテーパ部用振動子１２１の切替の際にテーパ部用振動子１２１をずらす数は、図４に示す８つに限らず１つ以上であればよい。例えば、制御部２９０が、第１テーパ部用振動子１２１−１〜第８テーパ部用振動子１２１−８を超音波受信側のテーパ部用振動子１２１に設定した後、第２テーパ部用振動子１２１−２〜第９テーパ部用振動子１２１−９を超音波受信側のテーパ部用振動子１２１に設定するようにしてもよい。
【００３８】
図５は、超音波探触子１００の移動方向の例を示す説明図である。図５では、図２の場合と同様、第一配管９１０、第二配管９２０及び溶接部９３０の外形の例が示されている。また、図５では、超音波探触子１００が第二配管９２０の外周面上に配置されている。具体的には、第一アレイ１１０が直線部９２１の円筒外周面上に配置され、第二アレイ１２０がテーパ部９２２の外周面上に配置されている。
なお、ここでいう外周面上に配置されるとは、外周面から見て外側に配置されることであり、外周面に接しているか否かを問わない。
【００３９】
矢印Ｂ１１は、超音波探触子１００の移動方向の例を示している。超音波探触子１００は、第一アレイ１１０が直線部９２１の円筒外周面上に配置され、第二アレイ１２０がテーパ部９２２の外周面上に配置された状態のまま、第二配管の外周面上を１周する。これにより、超音波探傷装置１は、第二配管９２０と溶接部９３０との境界面を全周について超音波探傷することができる。
【００４０】
超音波探触子１００の端部には、移動機構１３０のタイヤが設けられている。移動機構１３０のタイヤは磁石で出来ており、第二配管９２０の外周面に設けられた磁性体のレール９４０に磁力で吸着して配置されている。移動機構１３０は、このタイヤを回転させるモータを備え、モータがタイヤを回転させることで超音波探触子１００が第二配管９２０の外周面上を一周する。制御部２９０（図１）は、タイヤの回転数から超音波探触子１００の位置（特に、超音波探触子１００が第二配管９２０の外周面上を一周したか否か）を判定する。
但し、ユーザが超音波探触子１００を手動で移動させるようにしてもよい。
【００４１】
次に、図６を参照して表示部２２０による超音波探傷の結果の表示について説明する。
図６は、表示部２２０による超音波探傷の結果の表示の例を示す説明図である。同図では、表示部２２０が超音波探傷の結果を座標軸と共に表示している。同図に示す横軸は第二配管９２０の周方向を示し、縦軸はおおよそ第二配管９２０の半径方向を示している。縦軸の上側が第二配管９２０の外表面側（第二配管９２０の外周面側）に相当し、下側が第二配管９２０の内表面（図３の面Ｆ１１）側に相当する。
【００４２】
領域Ａ２１は、第一アレイ１１０が第一領域Ａ１１を超音波探傷して得られた画像の表示領域である。領域Ａ２２は、第二アレイ１２０が第二領域Ａ１２を超音波探傷して得られた画像の表示領域である。
このように、表示部２２０は、第一アレイ１１０による超音波探傷の結果と第二アレイ１２０による超音波探傷の結果とを１つの画像につなぎ合わせて表示する。これにより、ユーザは、１つの画像を参照して第二配管９２０と溶接部９３０との境界全体の状況を把握することができる。この点で、ユーザは、第二配管９２０と溶接部９３０との境界全体の状況を容易かつ迅速に把握することができる。
【００４３】
次に図７を参照して超音波探傷装置１の動作について説明する。
図７は、超音波探傷装置１が第二配管９２０と溶接部９３０との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
同図の処理で、制御部２９０は、第二アレイ１２０が超音波を発信する角度（図３の入射角度γ）を算出する（ステップＳ１０１）。
【００４４】
次に、制御部２９０は、直線部用振動子１１１の各々、及び、テーパ部用振動子１２１の各々が超音波を発信するタイミング及び強度を設定する（ステップＳ１０２）。特に、制御部２９０は、ステップＳ１０１で算出した角度に基づいて、テーパ部用振動子１２１の各々が超音波を発信するタイミング及び強度を設定する。
次に、制御部２９０は、第一アレイ１１０を制御してセクタスキャン法で第一領域Ａ１１（図３）の超音波探傷を行わせる（ステップＳ１１１）。具体的には、制御部２９０は、ステップＳ１０２で決定したタイミング及び強度にて、直線部用振動子１１１の各々に超音波を発信させる。
そして、制御部２９０は、直線部用振動子１１１の各々が受信した超音波（第一領域Ａ１１からの反射波）を解析する（ステップＳ１１２）。
【００４５】
また、ステップＳ１０２の後、制御部２９０は、第二アレイ１２０を制御してタンデム法で第二領域Ａ１２（図３）の超音波探傷を行わせる（ステップＳ１２１）。具体的には、制御部２９０は、ステップＳ１０２で決定したタイミング及び強度にて、テーパ部用振動子１２１の各々に超音波を発信させる。
そして、制御部２９０は、テーパ部用振動子１２１の各々が受信した超音波（第二領域Ａ１２で反射し、第二配管９２０の内表面Ｆ１１でさらに反射した超音波）を解析する（ステップＳ１２２）。
制御部２９０が、ステップＳ１１１及びステップＳ１１２とステップＳ１２１及びステップＳ１２２とを同時に実行するようにしてもよいし、いずれか一方を先に実行するようにしてもよい。
【００４６】
ステップＳ１１２及びステップＳ１２２の後、制御部２９０は、超音波探触子１００が第二配管９２０の外周面上を一周したか否かを判定する（ステップＳ１３１）。例えば上述したように、制御部２９０は、移動機構１３０が備えるタイヤの回転数が所定の回転数に達したか否かを判定することで、超音波探触子１００が第二配管９２０の外周面上を一周したか否かを判定する。
【００４７】
未だ一周していないと判定した場合（ステップＳ１３１：ＮＯ）、制御部２９０は、移動機構１３０を制御して第二配管９２０の外周の方向に所定の距離（サンプリング間隔）だけ移動させる（ステップＳ１４１）。あるいは、超音波探触子１００が手動で移動するようにしてもよい。例えば、制御部２９０が、超音波探触子１００の移動を促すメッセージを表示部２２０に表示させ、この表示を見たユーザが超音波探触子１００を手動で移動させるようにしてもよい。
ステップＳ１４１の後、ステップＳ１１１及びＳ１２１に戻る。
【００４８】
一方、ステップＳ１３１で、超音波探触子１００が第二配管９２０の外周面上を一周したと判定した場合(ステップＳ１３１：ＹＥＳ)、制御部２９０は、解析結果を表示部２２０に表示させる（ステップＳ１５１）。特に、制御部２９０は、第一アレイ１１０による超音波探傷の結果を示す画像と第二アレイ１２０による超音波探傷の結果を示す画像とをつなぎ合わせた１つの画像を表示部２２０に表示させる。
ステップＳ１５１の後、図７の処理を終了する。
【００４９】
以上のように、第一アレイ１１０は、第二配管９２０の直線部９２１の円筒外周面上に配置されて、第二配管９２０の端面に設けられた溶接部９３０と第二配管９２０との境界における第二配管９２０の外周面側の第一領域Ａ１１を超音波探傷する。また、第二アレイ１２０は、第二配管９２０におけるテーパ部９２２のテーパ外周面上に配置されて、溶接部９３０と第二配管９２０との境界における第一領域Ａ１１よりも内側の第二領域Ａ１２を超音波探傷する。
このように、超音波探触子１００は、テーパ部９２２から超音波を入力する第二アレイ１２０と、直線部９２１から超音波を入力する第一アレイ１１０とを備える。これにより、テーパ部９２２の外周面上と直線部９２１の外周面上とに跨って超音波探触子１００を設置することができる。従って、超音波探触子１００によれば、超音波探触子をテーパ部９２２に設置した後、直線部９２１に設置し直す必要は無い。超音波探触子１００によればこの点で、より短時間で探傷を行うことができる。
また、超音波探触子１００では、第二アレイ１２０がテーパ部９２２から超音波を入力し、第一アレイ１１０が直線部９２１から超音波を入力するので、第二配管９２０と溶接部９３０との境界面全体を超音波探傷することができる。
【００５０】
また、第一アレイ１１０は、第一領域Ａ１１をセクタスキャン法で超音波探傷し、第二アレイ１２０は、第二領域Ａ１２をタンデム法で超音波探傷する。
第二アレイ１２０が第二領域Ａ１２をタンデム法で超音波探傷することで、第二配管９２０の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。また、第一アレイ１１０が第一領域Ａ１１をセクタスキャン法で超音波探傷することで、第二配管９２０の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第一領域を走査することができる。従って、超音波探傷装置１では、超音波探触子１００を第二配管９２０の周方向に移動させればよく、軸方向に移動させる必要は無い。この点で、超音波探傷装置１によれば、超音波探触子１００を第二配管９２０の周方向及び軸方向に移動させて走査を行う場合よりも短時間で探傷を行うことができる。
また、セクタスキャン法及びタンデム法のいずれでも、超音波探触子１００は、超音波を溶接部と配管との境界に収束するようにビーム（超音波のビーム）を発信する。超音波探触子１００によれば、このように超音波を集束させる点で、微細な損傷も検知できることが期待される。すなわち、超音波探触子１００によれば、超音波探傷を高精度に行うことができる。
【００５１】
また、接続部１４０は、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とを角度可変に接続する。
これにより、第一アレイ１１０、第二アレイ１２０のいずれも第二配管９２０の外周面に接した状態で超音波探傷を行うことができる。これにより、第一アレイ１１０、第二アレイ１２０のいずれも、超音波を発信した際に第二配管９２０の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置１は、超音波探傷を高精度に行うことができる。
また、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０との角度が可変であることで、超音波探触子１００はいろいろなテーパ角度の配管の超音波探傷を高精度に行うことができる。
また、超音波探触子１００が第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とを含む一体構造となっているので、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とを別々に制御して周方向に移動させる必要がない。この点で、超音波探傷装置１が自動的に超音波探触子１００を移動させる場合、ユーザが手動で超音波探触子１００を移動させる場合のいずれも、超音波探触子１００を移動させる処理が容易であり、移動に要する時間を低減させることができる。
【００５２】
また、表示部２２０が、第一アレイ１１０による超音波探傷の結果と第二アレイ１２０による超音波探傷の結果とを１つの画像につなぎ合わせて表示することで、ユーザは、１つの画像を参照して第二配管９２０と溶接部９３０との境界全体の状況を把握することができる。この点で、ユーザは、第二配管９２０と溶接部９３０との境界全体の状況を容易かつ迅速に把握することができる。
【００５３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、第二アレイ１２０が、第二領域Ａ１２をタンデム法に加えてセクタスキャン法で超音波探傷する場合について説明する。これ以外の部分は、第１の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。
特に、第２の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成は、図１を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探傷の対象となる配管についても、図２を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。直線部用振動子１１１及びテーパ部用振動子１２１の配置も、図３を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探触子１００の移動方向も図５を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。
【００５４】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置１が第二配管９２０と溶接部９３０との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
図８のステップＳ２０１は、図７のステップＳ１０１と同様である。
ステップＳ２０２では、制御部２９０は、図７のステップＳ１０２での処理に加え、さらに、第二アレイ１２０がセクタスキャン法で超音波探傷を行う場合に、テーパ部用振動子１２１の各々が超音波を発信するタイミング及び強度を設定する。
【００５５】
Ｓ２１１〜Ｓ２１２、Ｓ２２１〜Ｓ２２２は、それぞれ、図７のＳ１１１〜Ｓ１１２、Ｓ１２１〜Ｓ１２２と同様である。
ステップＳ２２２の後、制御部２９０は、第二アレイ１２０を制御してセクタスキャン法で第二領域Ａ１２（図３）の超音波探傷を行わせる（ステップＳ２２３）。具体的には、制御部２９０は、ステップＳ１０２で決定したタイミング及び強度にて、テーパ部用振動子１２１の各々に超音波を発信させる。
【００５６】
そして、制御部２９０は、テーパ部用振動子１２１の各々が受信した超音波（第二領域Ａ１２からの反射波）を解析する（ステップＳ２２４）。
なお、制御部２９０が、ステップＳ２２３及びステップＳ２２４の処理を、ステップＳ２２１及びステップＳ２２２の処理よりも先に行うようにしてもよい。すなわち、第二アレイ１２０が、セクタスキャン法で第二領域Ａ１２を超音波探傷した後、タンデム法で第二領域Ａ１２を超音波探傷するようにしてもよい。
【００５７】
次に、制御部２９０は、ステップＳ２２２での解析結果とステップＳ２２４での解析結果とを纏める。例えば、制御部２９０は、ステップＳ２２２での解析結果とステップＳ２２４での解析結果とを１つの画像に重ね合わせる。
ステップＳ２１２及びＳ２２５の後、ステップＳ２３１へ進む。ステップＳ２３１、Ｓ２４１、Ｓ２５１は、それぞれ、図７のステップＳ１３１、Ｓ１４１、Ｓ１５１と同様である。
ステップＳ２４１の後、ステップＳ２１１及びＳ２２１に戻る。
また、ステップＳ２５１の後、図８の処理を終了する。
【００５８】
以上のように、第二アレイ１２０は、第二領域Ａ１２をタンデム法に加えてセクタスキャン法で超音波探傷する。
これにより、ユーザは、タンデム法とセクタスキャン法との２つの方法で探傷結果の評価を行うことができ、この点で評価の精度の向上が期待される。特に、損傷か境界エコーかの識別性が向上することが期待される。
【００５９】
また、第二アレイ１２０が第二領域をセクタスキャン法で超音波探傷するときも、タンデム法で超音波探傷するときと同様、第二配管９２０の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。従って、超音波探傷装置１では、超音波探触子１００を第二配管９２０の周方向に移動させればよく、軸方向に移動させる必要は無い。この点で、超音波探傷装置１によれば、超音波探触子１００を第二配管９２０の周方向及び軸方向に移動させて走査を行う場合よりも短時間で探傷を行うことができる。
また、第二アレイ１２０が第二領域をセクタスキャン法で超音波探傷するときも、タンデム法で超音波探傷するときと同様、超音波を溶接部と配管との境界に収束するようにビーム（超音波のビーム）を発信する。ビームにて発信する。超音波探触子１００によれば、このように超音波を集束させる点で、微細な損傷も検知できることが期待される。すなわち、超音波探触子１００によれば、超音波探傷を高精度に行うことができる。
【００６０】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０との角度が固定である場合について説明する。これ以外の部分は、第１の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。
特に、第３の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成は、図１を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探傷の対象となる配管についても、図２を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探触子１００の移動方向も図５を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。
【００６１】
また、制御部２９０が、図７を参照して説明した処理を行うようにしてもよいし、図８を参照して説明した処理を行うようにしてもよい。いずれの処理についても、ここでは説明を省略する。
なお、以下では、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とが直線状に接続されている場合を例に説明するが、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とが角度を付けて接続されていてもよい。
【００６２】
図９は、本発明の第３の実施形態における直線部用振動子１１１及びテーパ部用振動子１２１の配置例を示す説明図である。同図に示す各部のうち、図３の各部に対応して同様の部分には、同一の符号（１２０、１２１−１〜１２１−６４、９１０、９２０、９２１、９２２、９３０、Ａ１１、Ａ１２、Ｆ１１）を付して説明を省略する。
図９では、第一アレイ１１０における直線部用振動子１１１の配置は図３の場合と同様であるが、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とが直線状に結合されている点で図３の場合と異なる。第一アレイ１１０と第二アレイ１２０との角度は固定である。
【００６３】
また、第一アレイ１１０が直線部９２１の外周面上に設置されている点は図３の場合と同様であるが、第一アレイ１１０が直線部９２１の外周面に接していない点で図３の場合と異なる。さらに、第一アレイ１１０と直線部９２１との間にスペーサ１５０が設けられている点でも図３の場合と異なる。第３の実施形態では、超音波探触子１００は、接続部１４０に代えてスペーサ１５０を備える。
【００６４】
スペーサ１５０は、第二配管９２０と同じ素材で出来ており、直線部９２１の外周面、及び、第一アレイ１１０と接している。すなわち、スペーサ１５０により、第一アレイ１１０と直線部９２１との間の隙間が埋められている。これにより、第一アレイ１１０が超音波を発信した際に直線部９２１の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置１は、超音波探傷を高精度に行うことができる。
なお、第二アレイ１２０は、テーパ部９２２の外周面に接した状態で超音波探傷を行う。これにより、第二アレイ１２０が超音波を発信した際にテーパ部９２２の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置１は、超音波探傷を高精度に行うことができる。
【００６５】
以上のように、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とは角度固定に接続されている。そして、スペーサ１５０は、第一アレイ１１０と直線部９２１の円筒外周面との隙間を埋める。
第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とが角度固定に接続されるので、超音波探触子１００は、第一アレイ１１０と第二アレイ１２０とを角度可変に接続する仕組みを備える必要がない。この点で、超音波探触子１００の構造を簡単にすることができる。
また、ユーザは、第一アレイ１１０と直線部９２１の円筒外周面との隙間にスペーサ１５０を挿入するという簡単な処理で、第一アレイ１１０と直線部９２１の円筒外周面との隙間を埋めることができる。スペーサ１５０が、第一アレイ１１０と直線部９２１との間の隙間を埋めることで、第一アレイ１１０が超音波を発信した際に直線部９２１の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置１は、超音波探傷を高精度に行うことができる。
【００６６】
なお、制御部２９０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１  超音波探傷装置
１００  超音波探触子
１１０  第一アレイ
１１１  直線部用振動子
１２０  第二アレイ
１２１、１２１−１〜１２１−６４  テーパ部用振動子
１３０  移動機構
１４０  接続部
１５０  スペーサ
２００  処理装置
２１０  信号入出力部
２２０  表示部
２３０  操作入力部
２８０  記憶部
２９０  制御部
【図１】
0006703832.tif 000002
【図２】
0006703832.tif 000003
【図３】
0006703832.tif 000004
【図４】
0006703832.tif 000005
【図５】
0006703832.tif 000006
【図６】
0006703832.tif 000007
【図７】
0006703832.tif 000008
【図８】
0006703832.tif 000009
【図９】
0006703832.tif 000010