(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に配置され、前記配管に向けて超音波を発信する超音波発信プローブと、
前記配管に配置され、超音波を受信可能な超音波受信プローブと、
前記超音波受信プローブの受信結果に基づいて、前記配管における損傷の有無を検査する配管検査部と、を備え、
前記超音波発信プローブは、自身から前記配管に向けて発信された超音波が、前記配管の肉厚部を伝播して、前記配管の外周面で１回反射し、さらに、前記配管の検査部位に向かうように配置され、
前記検査部位を含むとともに前記配管の中心軸に垂直な平面を基準として、前記超音波受信プローブは、前記超音波発信プローブに対して対称に配置され、
前記配管と、当該配管に隣り合う他の配管と、に溶接されている膜板が設けられ、
前記配管検査部は、
前記膜板の壁面に垂直であるとともに前記配管の中心軸を含む所定平面の一方側に前記超音波発信プローブ及び前記超音波受信プローブが配置された状態で、前記超音波発信プローブが超音波を発信してから、前記超音波受信プローブが超音波を受信するまでの時間と、
前記所定平面の他方側であって、前記一方側での配置に対して当該所定平面を基準として対称な位置に前記超音波発信プローブ及び前記超音波受信プローブが配置された状態で、前記超音波発信プローブが超音波を発信してから、前記超音波受信プローブが超音波を受信するまでの時間と、の比に基づいて、前記配管の周方向における前記損傷の位置を特定すること
を特徴とする配管検査装置。
【請求項２】
前記超音波発信プローブと前記配管との間に介在する発信側ウェッジと、
前記超音波受信プローブと前記配管との間に介在する受信側ウェッジと、
前記発信側ウェッジと前記受信側ウェッジとの間の距離を保持する保持部と、を備えること
を特徴とする請求項１に記載の配管検査装置。
【請求項３】
前記保持部は、前記距離を調整可能に構成されていること
を特徴とする請求項２に記載の配管検査装置。
【請求項４】
前記検査部位を含むとともに前記配管の中心軸を含む平面を基準として、前記配管の周方向で９０°以上かつ１３５°以下の位置に前記発信側ウェッジが配置されること
を特徴とする請求項２に記載の配管検査装置。
【請求項５】
前記超音波発信プローブ及び前記超音波受信プローブは、それぞれ、超音波アレイプローブであること
を特徴とする請求項１に記載の配管検査装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の損傷の有無を検査する配管検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントや化学プラントに設けられる配管の損傷（例えば、配管の内周面の割れ）に関する検査として、放射線検査や超音波検査が行われている。これら２つの検査方法のうち、放射線検査については、放射線源の設置や検査部位の周囲の遮蔽といった作業を要し、さらに、検査中に人の立入りが制限されるという制約がある。したがって、配管の損傷の有無の検査として、超音波検査が行われることが望ましい。このような超音波検査に関して、例えば、特許文献１には、１つのプローブによって超音波の発信・受信を行い、超音波の反射波に基づいて、配管における損傷の有無を検査することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８１３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発電プラントや化学プラントでは、比較的長い配管を設けるために、複数本の配管を溶接することが多い。この場合において、配管同士の溶接箇所は、配管の外周面から径方向外側に盛り上がっている（いわゆる「溶接余盛」が存在する）。例えば、特許文献１に記載の技術において、前記した溶接余盛にプローブを配置すると、プローブが不安定になるため、場合によっては、配管の損傷の有無を適切に検査できない可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、配管の損傷の有無を適切に検査する配管検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る配管検査装置は、自身から配管に向けて発信された超音波が、配管の肉厚部を伝播して、配管の外周面で１回反射し、さらに、配管の検査部位に向かうように超音波発信プローブが配置され、検査部位を含むとともに配管の中心軸に垂直な平面を基準として、超音波受信プローブが、超音波発信プローブに対して対称に配置され、前記配管と、当該配管に隣り合う他の配管と、に溶接されている膜板が設けられ、配管検査部は、前記膜板の壁面に垂直であるとともに前記配管の中心軸を含む所定平面の一方側に前記超音波発信プローブ及び前記超音波受信プローブが配置された状態で、前記超音波発信プローブが超音波を発信してから、前記超音波受信プローブが超音波を受信するまでの時間と、前記所定平面の他方側であって、前記一方側での配置に対して当該所定平面を基準として対称な位置に前記超音波発信プローブ及び前記超音波受信プローブが配置された状態で、前記超音波発信プローブが超音波を発信してから、前記超音波受信プローブが超音波を受信するまでの時間と、の比に基づいて、前記配管の周方向における前記損傷の位置を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配管の損傷の有無を適切に検査する配管検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配管検査装置の説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る配管検査装置の構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る配管検査装置の図１におけるII−II線矢視断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る配管検査装置において、配管、超音波発信プローブ、超音波受信プローブ等をｘ軸の負側から視た説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る配管検査装置が備える探傷器制御装置が実行する処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る配管検査装置の超音波発信プローブ及び超音波受信プローブを含む平断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る配管検査装置において、配管、超音波発信プローブ、超音波受信プローブ等をｘ軸の負側から視た説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る配管検査装置において、ｙｚ平面の一方側に超音波発信プローブ及び超音波受信プローブを配置した場合の平断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る配管検査装置において、ｙｚ平面の他方側に超音波発信プローブ及び超音波受信プローブを配置した場合の平断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る配管検査装置の超音波発信プローブ及び超音波受信プローブを含む平断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る配管検査装置において、配管、超音波発信プローブ、超音波受信プローブ等をｘ軸の負側から視た説明図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る配管検査装置が備える探傷器制御装置が実行する処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の変形例に係る配管検査装置が備える超音波発信プローブの縦断面図である。
【図１４】本発明の別の変形例に係る配管検査装置において、超音波発信プローブから発信される超音波の経路を示す平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
≪第１実施形態≫
＜配管検査装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る配管検査装置１００の説明図である。
配管検査装置１００の説明に先立って、まず、水壁Ｗについて簡単に説明する。
水壁Ｗは、火力発電所（図示せず）が備えるボイラ火炉（図示せず）の内外を仕切る壁である。水壁Ｗは、冷却水が通流する複数の配管Ｇと、隣り合う配管Ｇ，Ｇの隙間に設けられ、配管Ｇ，Ｇに溶接される複数の膜板Ｐと、を備えている。
【００１１】
円筒状を呈する配管Ｇは、母管Ｇａ，Ｇｂと、母管Ｇａ，Ｇｂ同士の溶接箇所である周方向溶接部Ｇｃと、を備えている。周方向溶接部Ｇｃは、母管Ｇａ，Ｇｂの外周面から径方向外側に盛り上がっており、母管Ｇａ，Ｇｂに比べて、割れ等の損傷が発生することが多い。第１実施形態では、一例として、配管Ｇの中心軸と略平行な「軸方向割れ」（損傷）が、周方向溶接部Ｇｃの内周面に存在するか否かを検査する場合について説明する。また、配管Ｇの構成材料が存在する円筒状の部分（つまり、配管Ｇそのもの）を「肉厚部Ｇｉ」（図３参照）ともいう。
【００１２】
配管検査装置１００は、配管Ｇにおける損傷の有無を検査する装置である。図１に示すように、配管検査装置１００は、超音波発信プローブ１１と、ウェッジ１２（発信側ウェッジ）と、超音波受信プローブ２１と、ウェッジ２２（受信側ウェッジ）と、保持部４１と、超音波探傷器５０と、探傷器制御装置６０（配管検査部）と、を備えている。
超音波発信プローブ１１は、配管Ｇに向けて超音波を発信するものであり、ウェッジ１２を介して配管Ｇに配置されている。
【００１３】
図２は、配管検査装置１００の構成図である。なお、図２では、ウェッジ１２，２２（図１参照）の図示を省略している。
図２に示す超音波発信プローブ１１は、複数の振動子１１ａと、音響整合層１１ｂと、を備える超音波アレイプローブである。複数の振動子１１ａは、一列に配列された圧電素子であり、配線ｍを介して発信用探傷回路５１に接続されている。そして、発信用探傷回路５１から配線ｍを介してパルス電圧が印加されることで、それぞれの振動子１１ａが振動するようになっている。
【００１４】
音響整合層１１ｂは、振動子１１ａの振動によって発生する超音波を、配管Ｇ（図１参照）に効率良く入射させるための樹脂製の層であり、振動子１１ａの外側（配管Ｇ側）に配置されている。
なお、超音波発信プローブ１１の構成は、図２に示すものに限定されない。例えば、超音波を集束させるための音響レンズ（図示せず）を、音響整合層１１ｂの外側に設けてもよい。また、振動子１１ａの余分な振動を抑えるためのバッキング材（図示せず）を、振動子１１ａの内側に設けてもよい。
【００１５】
超音波受信プローブ２１は、超音波発信プローブ１１から発信された超音波を受信可能に構成され、ウェッジ２２（図１参照）を介して配管Ｇに配置されている。この超音波受信プローブ２１は、複数の振動子２１ａと、音響整合層２１ｂと、を備える超音波アレイプローブである。なお、超音波受信プローブ２１の構成は、超音波発信プローブ１１と同様であるから、説明を省略する。
【００１６】
図２に示すように、反射源からの超音波（振動）が、各振動子２１ａにおいて電気信号（反射信号）に変換され、この電気信号が配線ｎを介して受信用探傷回路５２に出力されるようになっている。前記した反射源とは、例えば、配管Ｇ（図１参照）の内周面における軸方向割れである。
【００１７】
超音波探傷器５０は、図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成される。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。図２に示すように、超音波探傷器５０は、発信用探傷回路５１と、受信用探傷回路５２と、を備えている。
【００１８】
発信用探傷回路５１は、入力側が配線ｒを介して発信用制御回路６１に接続され、出力側が配線ｍを介して各振動子１１ａに接続されている。発信用探傷回路５１は、発信用制御回路６１からの制御信号に基づいて、超音波発信プローブ１１の各振動子１１ａに所定のタイミングでパルス電圧を印加する。
【００１９】
受信用探傷回路５２は、入力側が配線ｎを介して超音波受信プローブ２１の各振動子２１ａに接続され、出力側が配線ｓを介して受信用制御回路６２に接続されている。受信用探傷回路５２は、超音波受信プローブ２１の各振動子２１ａからの電気信号を取り込み、この電気信号を所定のデータとして受信用制御回路６２に出力する。
【００２０】
探傷器制御装置６０は、図示はしないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。図２に示すように、探傷器制御装置６０は、発信用探傷回路５１に接続される発信用制御回路６１と、受信用探傷回路５２に接続される受信用制御回路６２と、を備えている。
【００２１】
発信用制御回路６１は、各振動子１１ａを所定のタイミングで振動させるための制御信号を発信用探傷回路５１に出力する。図２に示す例では、発信用制御回路６１は、一列に配列された各振動子１１ａにおいて、中央付近の振動子１１ａとの距離が長いものほど、早いタイミングで振動させている。これによって、各振動子１１ａの振動に伴って発生する超音波（球面波）が焦点に向けて集束する。この焦点が、配管Ｇにおける所定の検査部位Ｑ（図３参照）に位置するように、各振動子１１ａにおける振動のタイミングが制御される。これによって、配管Ｇの損傷を高感度で検出できる。なお、前記した「検査部位Ｑ」とは、配管Ｇにおいて、損傷の有無の検査対象となる部位である。
【００２２】
図２に示す受信用制御回路６２は、超音波受信プローブ２１の受信結果に基づいて、配管Ｇにおける損傷の有無を検査する機能を有している。また、受信用制御回路６２は、配管Ｇにおける検査部位Ｑの状態を画像データとして表示装置（図示せず）に出力する機能も有している。
【００２３】
図３は、第１実施形態に係る配管検査装置１００の図１におけるII−II線矢視断面図である。なお、図３に示す「内側」とは、水壁Ｗ（図１参照）よりもボイラ火炉側（図示せず）であり、「外側」とは、ボイラ火炉の反対側である。
また、図３に示すように、配管Ｇの中心軸をｙ軸とし、膜板Ｐの壁面に垂直であるとともにｙ軸と交わる直線をｚ軸とし、ｙ軸・ｚ軸に垂直な直線をｘ軸とする。なお、図３に示す太線矢印は、超音波（指向性の高い超音波ビーム）が配管Ｇの肉厚部Ｇｉを伝搬する経路を示している。
【００２４】
水壁Ｗの内側（図１の紙面奥側）では、この水壁Ｗの付近に他の配管（図示せず）が設置されていることが多く、また、ボイラ火炉（図示せず）を停止させた状態でも灰が付着している。したがって、検査員が、水壁Ｗの内側で配管Ｇの検査を行うことは困難である。そこで、第１実施形態では、超音波発信プローブ１１や超音波受信プローブ２１を水壁Ｗの外側（図１の紙面手前側、図３に示すｚ軸の正側）に配置して、配管Ｇの検査を行うようにしている。
【００２５】
図３に示すウェッジ１２は、超音波発信プローブ１１と配管Ｇとの間に介在する部材であり、金具やネジ等で超音波発信プローブ１１に固定されている。そして、超音波発信プローブ１１の各振動子１１ａ（図２参照）からの超音波が、ウェッジ１２を介して配管Ｇに入射するようになっている。ウェッジ１２は、エポキシ樹脂やポリスチレン樹脂等で構成され、超音波発信プローブ１１の設置角度を安定させるとともに、超音波の伝達効率を高める機能を有している。なお、ウェッジ１２において配管Ｇの外周面に接触する面は、配管Ｇの外周面の曲率に合わせて（つまり、ウェッジ１２と配管Ｇとの間に隙間ができないように）形成されている。
【００２６】
図４は、配管Ｇ、超音波発信プローブ１１、超音波受信プローブ２１等をｘ軸の負側から視た説明図である。なお、図４では、膜板Ｐ（図３参照）の図示を省略している。
図４に示すウェッジ２２は、超音波受信プローブ２１と配管Ｇとの間に介在する部材であり、金具やネジ等で超音波受信プローブ２１に固定されている。そして、超音波がウェッジ２２を介して超音波受信プローブ２１の各振動子２１ａ（図２参照）に入射するようになっている。
【００２７】
保持部４１は、一方のウェッジ１２と他方のウェッジ２２との間の距離（＝２Ｌ）を保持する部材であり、図４に示す例では、棒状を呈している。保持部４１は、その一端がウェッジ１２に固定され、他端がウェッジ２２に固定されている。
【００２８】
なお、検査員が配管Ｇの損傷の有無を検査する際には、水、油、グリセリンペースト等の接触媒質が、ウェッジ１２，２２の配管Ｇ側の面に塗布される。そして、検査員が、保持部４１等を手で持って支えながら超音波検査を行う。
【００２９】
＜超音波発信プローブ・超音波受信プローブの配置＞
以下では、配管Ｇのボイラ火炉側（内側）の内周面（図３では、特にｚ軸上の位置）を「検査部位Ｑ」とし、この「検査部位Ｑ」に軸方向割れがあるか否かを検査する場合について説明する。なお、図３、図４に示す例では、配管Ｇの内周面において、ｚ軸上に軸方向割れＶ１が存在している。
【００３０】
図３に示すように、超音波発信プローブ１１は、自身から配管Ｇに向けて発信された超音波が、配管Ｇの肉厚部Ｇｉを伝播して、配管Ｇの外周面で１回反射し、さらに、配管Ｇの検査部位Ｑに向かうように配置される。
【００３１】
図３に示す角度αは、ｚ軸を基準（０°）とする周方向において、超音波が配管Ｇの外周面で反射する位置を示している。そして、検査部位Ｑに軸方向割れＶ１が存在する場合において、配管Ｇの外周面で反射した超音波が、軸方向割れＶ１に向けて平面視で略垂直に入射するように角度αが設定されている。言い換えると、配管Ｇの中心軸（ｙ軸）を含む平面（図３では、ｙｚ平面）と略平行な軸方向割れＶ１が、配管Ｇの内周面に存在しているという想定のもとで、角度αが設定されている。
【００３２】
なお、角度αは、３５°以上かつ５５°以下であることが好ましい。角度αが、前記した範囲内であれば、軸方向割れＶ１に対して平面視で略垂直に超音波が入射するからである。これによって、超音波が他の方向から軸方向割れＶ１に入射する場合と比較して、軸方向割れＶ１における超音波の反射強度を高めることができる。
【００３３】
図３に示す角度βは、ｚ軸を基準（０°）とする周方向において、ウェッジ１２，２２の設置位置を示す角度である。ｋの角度βは、配管Ｇの外周面において、前記した角度αの位置で超音波が反射するように設定される。なお、検査部位Ｑを含むとともに配管Ｇの中心軸（ｙ軸）を含むｙｚ平面を基準として、配管Ｇの周方向で９０°以上かつ１３５°以下の位置に、さらに好ましくは１０５°以上かつ１３５°以下の位置にウェッジ１２，２２を配置することが好ましい。これによって、配管Ｇの外周面で反射した超音波が、平面視で軸方向割れＶ１に略垂直に入射し、また、軸方向割れＶ１で反射した超音波がウェッジ２２を介して超音波受信プローブ２１に向かうからである。
【００３４】
図３に示す屈折角θは、ウェッジ１２と配管Ｇとの界面における超音波の屈折角である。なお、屈折角θは、３５°以上かつ４５°以下であることが好ましい。これによって、配管Ｇの外周面で反射した超音波が、平面視で軸方向割れＶ１に略垂直に入射するからである。
【００３５】
図４に示す角度γは、配管Ｇの中心軸（ｙ軸）に垂直な平面と、超音波発信プローブ１１から発信される超音波の経路と、がなす角である。角度γは、配管Ｇの内径・外径、周方向溶接部Ｇｃの厚さ、膜板Ｐ（図３参照）における超音波の干渉等を考慮して、適宜設定される。この角度γは、２０°以上かつ７０°以下であることが好ましい。これによって、配管Ｇの外周面で反射した超音波が、側面視において検査部位Ｑに向かうからである。なお、ウェッジ１２，２２は、自身が配管Ｇに押し当てられた状態で、前記した角度θ，α，β，γが保たれるように構成されている。
【００３６】
図４に示すように、配管Ｇの軸方向（ｙ軸方向）において、検査部位Ｑを含む周方向溶接部Ｇｃの一方側に超音波発信プローブ１１が配置され、他方側に超音波受信プローブ２１が配置される。より詳しく説明すると、検査部位Ｑを含むとともに配管Ｇの中心軸（ｙ軸）に垂直なｘｚ平面を基準として、超音波受信プローブ２１は、超音波発信プローブ１１に対して対称に配置される。
【００３７】
したがって、前記した角度θ，α，β，γは、超音波の発信側と受信側で略同一の値になる。その結果、超音波発信プローブ１１から軸方向割れＶ１に向かう超音波の経路と、軸方向割れＶ１で反射して超音波受信プローブ２１に向かう超音波の経路と、は平面視で重なって見える（図３参照）。つまり、ｘｚ平面を基準として、超音波受信プローブ２１が超音波発信プローブ１１に対して対称に配置されることで、前記した各経路もｘｚ平面を基準として対称になる（図４参照）。
【００３８】
なお、図４に示す保持部４１は、一方のウェッジ１２と他方のウェッジ２２との間の距離（＝２Ｌ）を調整可能に構成されていることが好ましい。例えば、保持部４１は、互いに係合する２本のレール（図示せず）と、レールの全長を保持するためのネジ（図示せず）と、を備える構成であってもよい。このような構成において、一方のレールにはウェッジ１２が固定され、他方のレールにはウェッジ２２が固定される。このように保持部４１の長さを調整可能にすることで、内径が異なる別の配管（図示せず）でも、図３、図４に示す構成で超音波検査を行うことができる。
【００３９】
＜探傷器制御装置の処理＞
図５は、探傷器制御装置６０が実行する処理のフローチャートである。
なお、図５の「ＳＴＡＲＴ」時には、図３、図４に示すように、超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１が配置されているものとする。そして、探傷器制御装置６０（図２参照）の開始ボタン（図示せず）を検査員が押すことで、図５に示す一連の処理が開始される。
【００４０】
ステップＳ１０１において探傷器制御装置６０は、発信用制御回路６１（図２参照）によって、超音波発信プローブ１１から超音波を発信する。超音波発信プローブ１１から発信された超音波は、前記したように、超音波発信プローブ１１とウェッジ１２との界面で屈折した後、配管Ｇの外周面で反射して、検査部位Ｑに向かう。
【００４１】
仮に、検査部位Ｑに軸方向割れＶ１が存在する場合には、この軸方向割れＶ１において超音波が反射した後、さらに、配管Ｇの外周面で反射して、超音波受信プローブ２１に向かう。
また、仮に、検査部位Ｑに軸方向割れＶ１が存在しない場合には、配管Ｇの外周面や内周面で超音波の反射が繰り返されて、超音波が減衰する。その結果、超音波受信プローブ２１では超音波が受信されないか、又は、溶接の管内面である裏波に起因した微弱な超音波が受信される。
【００４２】
ステップＳ１０２において探傷器制御装置６０は、所定の反射信号があるか否かを判定する。つまり、ステップＳ１０２において探傷器制御装置６０は、超音波探傷器５０（図２参照）からの反射信号の強度が所定閾値以上であるか否かを判定する。前記した「所定閾値」は、配管Ｇの内周面に軸方向割れＶ１が存在するか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。ステップＳ１０２において所定の反射信号がある場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、探傷器制御装置６０の処理はステップＳ１０３に進む。
【００４３】
ステップＳ１０３において探傷器制御装置６０は、配管Ｇに損傷ありと判定する。すなわち、探傷器制御装置６０は、配管Ｇの内周面に軸方向割れＶ１（損傷）が存在すると判定する。この場合には、周方向溶接部Ｇｃの補修や配管Ｇの交換が行われる。
【００４４】
一方、ステップＳ１０２において所定の反射信号がない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、探傷器制御装置６０の処理はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４において探傷器制御装置６０は、配管Ｇに損傷なしと判定する。すなわち、探傷器制御装置６０は、配管Ｇの内周面に軸方向割れＶ１（損傷）は存在しないと判定する。
【００４５】
ステップＳ１０３又はＳ１０４の処理を行った後、探傷器制御装置６０は、処理を終了する（ＥＮＤ）。探傷器制御装置６０の判定結果や、超音波検査で得られた画像は、ディスプレイ等の表示装置（図示せず）に表示される。
【００４６】
なお、軸方向割れＶ１の周方向における位置は、事前には特定されないため、検査員は、超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１を配管Ｇの周方向で走査し、反射信号の有無を確認する。前記したように、角度α，β，γ，θが維持されるようにウェッジ１２，２２が構成され、さらに、ウェッジ１２，２２間の距離が保持部４１によって保持されている。したがって、検査員が、ウェッジ１２，２２を配管Ｇに押し当てつつ周方向に走査することで、配管Ｇの周方向の各部において、損傷の有無を高精度で検査できる。
【００４７】
ちなみに、配管Ｇの内周面において、ボイラ火炉（図示せず）の外側の軸方向割れについては、例えば、ボイラ火炉の外側に超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１を配置し、超音波が検査部位にそのまま向かう（配管Ｇの外周面で反射しない）ようにウェッジ（図示せず）を構成すればよい。
【００４８】
＜効果＞
第１実施形態によれば、周方向溶接部Ｇｃの軸方向の一方側に超音波発信プローブ１１を配置し、他方側に超音波受信プローブ２１を配置するようにしている。これによって、周方向溶接部Ｇｃにウェッジ１２，２２を押し当てることなく、周方向溶接部Ｇｃにおける軸方向割れＶ１の有無を検査できる。なお、不定形な周方向溶接部Ｇｃの余盛上にウェッジを押し当てると、ウェッジと周方向溶接部Ｇｃとの間に隙間ができるため、この隙間において超音波が減衰してしまう。例えば、前記した特許文献１に記載の従来技術において、周方向溶接部Ｇｃの余盛上にプローブを配置すると、このプローブが不安定になり、また、ウェッジとプローブとの間の隙間に起因して超音波が減衰する可能性が高かった。これに対して第１実施形態では、グリセリン等の接触媒質を介してウェッジ１２，２２が配管Ｇに密着した状態で超音波検査が行われるため、超音波の減衰を抑制できる。
【００４９】
また、水壁Ｗ（図１参照）のような干渉物があり、さらに、ボイラ火炉側（内側）では超音波検査が行いにくい状況でも、ボイラ火炉と反対側（外側）において超音波検査を行うことができる。これによって、配管Ｇのボイラ火炉側の内周面に損傷があるか否かを適切かつ容易に検査できる。
【００５０】
また、前記した角度α，β，γ，θで超音波発信プローブ１１が配置されるため、平面視において超音波が軸方向割れＶ１に略垂直に入射する（図３参照）。これによって、軸方向割れＶ１における超音波の反射強度が比較的大きな値になるため、軸方向割れＶ１を高感度で検出できる。
また、ｘｚ平面を基準として、超音波受信プローブ２１が、超音波発信プローブ１１に対して対称に配置される。これによって、軸方向割れＶ１で反射した超音波を、超音波受信プローブ２１において高感度で受信できる。
【００５１】
さらに、第１実施形態では、超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１として、超音波アレイプローブを用いている。これによって、振動子１１ａ等を振動させるタイミングを電子的に制御することができ、超音波を任意の位置に集束させたり、また、任意の方向に超音波を伝播させたりすることができる。さらに、超音波を扇形にスキャンするセクタスキャン法を用いることで、周方向溶接部Ｇｃに扁平等の変形が生じている場合でも、その変形の誤差を考慮して、超音波の焦点の位置等を調整できる。これによって、配管Ｇの軸方向割れＶ１を高精度に検出できる。
【００５２】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、配管Ｇの内周面における周方向の割れ（以下、「周方向割れＶ２」という：図６参照）の有無を検査するために、ｙｚ平面を基準として、超音波発信プローブ１１と超音波受信プローブ３１とを対称に配置する点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００５３】
図６は、第２実施形態に係る配管検査装置１００Ａの超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ３１を含む平断面図である。
図６に示す配管検査装置１００Ａは、超音波発信プローブ１１と、超音波受信プローブ３１と、ウェッジ１２，３２と、保持部４２と、超音波探傷器５０と、探傷器制御装置６０と、を備えている。なお、超音波探傷器５０及び探傷器制御装置６０の構成は、第１実施形態（図２参照）で説明したものと同様である。
【００５４】
超音波発信プローブ１１は、自身から配管Ｇに向けて発信された超音波が、配管Ｇの肉厚部Ｇｉを伝播して、配管Ｇの外周面で１回反射し、さらに、配管Ｇの検査部位Ｑに向かうように配置される。なお、検査部位Ｑに対する超音波発信プローブ１１の設置角度（つまり、角度θ，α，β，γ）については、第１実施形態（図３、図４参照）で説明した超音波発信プローブ１１の設置角度と同様である。したがって、超音波発信プローブ１１から検査部位Ｑに向かう超音波の伝播経路も、第１実施形態（図３、図４参照）と同様になる。
【００５５】
また、検査部位Ｑを含むとともに配管Ｇの中心軸（ｙ軸）を含むｙｚ平面を基準として、超音波受信プローブ３１は、超音波発信プローブ１１に対して対称に配置される。超音波受信プローブ３１の設置角度を示す角度α，β，θ、及び角度γ（図７参照）は、超音波発信プローブ１１の設置角度を示す角度α，β，θ、及び角度γ（図７参照）と略同一である。
【００５６】
保持部４２は、一方のウェッジ１２と他方のウェッジ３２との間の距離を保持する部材であり、図６に示す例では、平面視で円弧状を呈している。この保持部４２は、一方のウェッジ１２と他方のウェッジ３２との間の距離を調整可能に構成されていることが好ましい。これによって、内径が異なる別の配管（図示せず）でも、図６、図７に示す構成で超音波検査を行うことができるからである。
【００５７】
図７は、配管Ｇ、超音波発信プローブ１１、超音波受信プローブ３１等をｘ軸の負側から視た説明図である。
図７に示すように、超音波発信プローブ１１から周方向割れＶ２に向かう超音波の経路と、周方向割れＶ２で反射して超音波受信プローブ３１に向かう超音波の経路と、は側面視で重なって見える。つまり、前記した各経路は、ｙｚ平面を基準として対称になっている。なお、超音波発信プローブ１１とｘｚ平面との距離（超音波受信プローブ３１とｘｚ平面との距離でもある）は、配管Ｇの内径・外径等に基づいて、適宜設定される。
【００５８】
探傷器制御装置６０が実行する処理については、第１実施形態（図５参照）と同様であるから、説明を省略する。
【００５９】
＜効果＞
第２実施形態によれば、周方向溶接部Ｇｃの軸方向一方側（上側）に超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ３１が配置される。これによって、周方向溶接部Ｇｃにウェッジ１２，３２を押し当てることなく、周方向溶接部Ｇｃにおける周方向割れＶ２の有無を検査できる。
また、超音波発信プローブ１１が、前記した角度α，β，γ，θで配置されるため、側面視において超音波が周方向割れＶ２に略垂直に入射する（図７参照）。これによって、周方向割れＶ２における超音波の反射強度が比較的大きくなるため、周方向割れＶ２を高感度で検出できる。
【００６０】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、超音波の送信から受信までの時間に基づいて、軸方向割れＶ３（図８参照）の周方向の位置を特定する点が、第１実施形態と異なっている。なお、超音波発信プローブ１１や超音波受信プローブ２１の配置については、第１実施形態（図３、図４参照）と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００６１】
図８は、第３実施形態に係る配管検査装置１００Ｂにおいて、ｙｚ平面の一方側に超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１を配置した場合の平断面図である。
なお、図８では、超音波受信プローブ２１を図示していないが、超音波受信プローブ２１は、超音波発信プローブ１１の真下に位置している。また、図８に示す例では、ｚ軸を基準として、周方向において角度εの位置に軸方向割れＶ３が存在している。
【００６２】
図８に示すように、配管Ｇの中心軸（ｙ軸）を含むｙｚ平面の一方側（紙面右側）に超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１（図示せず）が配置された状態で、探傷器制御装置６０は、軸方向割れＶ３の有無を検査する。そして、探傷器制御装置６０は、超音波発信プローブ１１が超音波を発信してから、超音波受信プローブ２１が超音波を受信するまでの時間ｔ１を計測する。
【００６３】
図９は、ｙｚ平面の他方側に超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１を配置した場合の平断面図である。
図９に示すように、配管Ｇの中心軸（ｙ軸）を含むｙｚ平面の他方側（紙面左側）に超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１（図示せず）が配置された状態で、探傷器制御装置６０は、軸方向割れＶ３の有無を検査する。そして、探傷器制御装置６０は、超音波発信プローブ１１が超音波を発信してから、超音波受信プローブ２１が超音波を受信するまでの時間ｔ２を計測する。
【００６４】
図９に示す例では、軸方向割れＶ３の位置がｙｚ平面の一方側（紙面右側）に寄っているため、前記した時間ｔ１よりも、時間ｔ２のほうが長くなる。時間ｔ１に対する時間ｔ２の比が大きいほど、周方向の角度εが大きくなる。探傷器制御装置６０は、前記した時間ｔ１と、時間ｔ２と、の比に基づいて、配管Ｇの周方向における損傷の位置（つまり、角度ε）を特定する。
【００６５】
＜効果＞
第３実施形態によれば、前記した時間ｔ１，ｔ２の長さの比に基づいて、周方向における軸方向割れＶ３の位置（角度ε）を特定できる。このように軸方向割れＶ３の位置を特定することで、欠陥位置を正しく特定でき、誤判定を防止できる。
【００６６】
≪第４実施形態≫
第４実施形態は、ｙｚ平面を基準として超音波発信プローブ１１に対称に配置される超音波受信プローブ３１（図１０参照）を第１実施形態の構成に追加し、配管Ｇの軸方向割れ・周方向割れの両方を検査する構成にしている。なお、その他の点（超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ２１の配置等）については、第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００６７】
図１０は、第４実施形態に係る配管検査装置１００Ｃの超音波発信プローブ１１及び超音波受信プローブ３１を含む平断面図である。
なお、図１０では、検査部位Ｑに存在する周方向割れＶ２を図示しているが、場合によっては、検査部位Ｑに軸方向割れが存在することもある。
【００６８】
図１０に示す配管検査装置１００Ｃは、超音波発信プローブ１１と、ウェッジ１２（発信側ウェッジ）と、超音波受信プローブ２１（第１超音波受信プローブ：図１１参照）と、ウェッジ２２（第１受信側ウェッジ：図１１参照）と、超音波受信プローブ３１（第２超音波受信プローブ）と、ウェッジ３２（第２受信側ウェッジ）と、を備えている。また、配管検査装置１００Ｃは、前記した各構成の他に、保持部４１（第１保持部）と、保持部４２（第２保持部）と、超音波探傷器５０と、探傷器制御装置６０と、を備えている。なお、超音波探傷器５０及び探傷器制御装置６０の構成は、第１実施形態（図２参照）で説明したものと同様である。
【００６９】
超音波発信プローブ１１は、自身から配管Ｇに向けて発信された超音波が、配管Ｇの肉厚部Ｇｉを伝播して、配管Ｇの外周面で１回反射し、さらに、配管Ｇの検査部位Ｑに向かうように、ウェッジ１２を介して配管Ｇに配置される。
ウェッジ１２は、超音波発信プローブ１１と配管Ｇとの間に介在する部材であり、超音波発信プローブ１１に固定されている。
【００７０】
超音波受信プローブ３１は、配管Ｇの内周面における周方向割れを検出するためのものであり、ウェッジ３２を介して配管Ｇに配置される。図１０に示すように、検査部位Ｑを含むとともに配管Ｇの中心軸（ｙ軸）を含むｙｚ平面を基準として、超音波受信プローブ３１は、超音波発信プローブ１１に対して対称に配置される。
ウェッジ３２は、超音波受信プローブ３１と配管Ｇとの間に介在する部材であり、超音波受信プローブ３１に固定されている。
【００７１】
保持部４２は、ウェッジ１２とウェッジ３２との間の距離を保持する部材であり、平面視で円弧状を呈している。保持部４２は、その一端がウェッジ１２に固定され、他端がウェッジ３２に固定されている。
【００７２】
図１１は、配管Ｇ、超音波発信プローブ１１、超音波受信プローブ２１，３１等をｘ軸の負側から視た説明図である。
超音波受信プローブ２１は、配管Ｇの内周面における軸方向割れを検出するためのものであり、ウェッジ２２を介して配管Ｇに配置される。図１１に示すように、検査部位Ｑを含むとともに配管Ｇの中心軸（ｙ軸）に垂直なｘｚ平面を基準として、超音波受信プローブ２１は、超音波発信プローブ１１に対して対称に配置される。
【００７３】
ウェッジ２２は、超音波受信プローブ２１と配管Ｇとの間に介在する部材であり、超音波受信プローブ２１に固定されている。
保持部４１は、ウェッジ１２とウェッジ２２との間の距離を保持する部材であり、図１１に示す例では、棒状を呈している。保持部４１は、その一端がウェッジ１２に固定され、他端がウェッジ２２に固定されている。
【００７４】
なお、保持部４１は、ウェッジ１２とウェッジ２２との間の距離を調整可能に構成されていることが好ましい。同様に、図１０に示す保持部４２は、ウェッジ１２とウェッジ３２との間の距離を調整可能に構成されていることが好ましい。これによって、内径・外径が異なる別の配管（図示せず）でも、図１０、図１１に示す構成で超音波検査を行うことができるからである。
【００７５】
＜探傷器制御装置の処理＞
図１２は、探傷器制御装置６０が実行する処理のフローチャートである。
ステップＳ２０１において探傷器制御装置６０は、超音波発信プローブ１１から超音波を発信する。
ステップＳ２０２において探傷器制御装置６０は、軸方向割れ検出用の超音波受信プローブ２１から所定の反射信号があるか否かを判定する。超音波受信プローブ２１から所定の反射信号がある場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、探傷器制御装置６０の処理はステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３において探傷器制御装置６０は、配管Ｇに損傷ありと判定する。すなわち、探傷器制御装置６０は、配管Ｇの内周面に軸方向割れ（損傷）が存在すると判定する。
【００７６】
また、ステップＳ２０２において所定の反射信号がない場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、探傷器制御装置６０の処理はステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０４において探傷器制御装置６０は、周方向割れ検出用の超音波受信プローブ３１から所定の反射信号があるか否かを判定する。超音波受信プローブ３１から所定の反射信号がある場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３において探傷器制御装置６０は、配管Ｇに損傷ありと判定する。すなわち、探傷器制御装置６０は、配管Ｇの内周面に周方向割れ（損傷）が存在すると判定する。
【００７７】
また、ステップＳ２０４において所定の反射信号がない場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、探傷器制御装置６０の処理はステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０５において探傷器制御装置６０は、配管Ｇに損傷なしと判定する。すなわち、探傷器制御装置６０は、配管Ｇの内周面には、軸方向割れ（損傷）も周方向割れ（損傷）も存在しないと判定する。
ステップＳ２０３又はＳ２０５の処理を行った後、探傷器制御装置６０は、一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００７８】
＜効果＞
第４実施形態によれば、超音波発信プローブ１１と超音波受信プローブ２１とを用いて軸方向割れの有無を検査できるとともに、超音波発信プローブ１１と超音波受信プローブ３１とを用いて周方向割れの有無も検査できる。また、ウェッジ１２，２２間の距離が保持部４１によって保持されるとともに、ウェッジ１２，３２間の距離が保持部４２によって保持される。したがって、検査員は、保持部４１，４２等を持ちながら、超音波発信プローブ１１や超音波受信プローブ２１，３１を軸方向・周方向に移動させればよいため、検査員の作業負担を軽減できる。
【００７９】
≪変形例≫
以上、本発明に係る配管検査装置１００等について各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第１実施形態では、超音波発信プローブ１１とウェッジ１２とが別体であり、また、超音波受信プローブ２１とウェッジ２２とが別体である構成について説明したが（図４参照）、以下で説明するように、これに限定されるものではない。
【００８０】
図１３は、変形例に係る配管検査装置が備える超音波発信プローブ１１Ｄの縦断面図である。
図１３に示すように、超音波発信プローブ１１Ｄが、ウェッジ部１１ｄを備える構成にしてもよい。ウェッジ部１１ｄは、振動子１１ａや音響整合層１１ｂを収容するハウジング１１ｃの開口に設置されている。また、図示はしないが、超音波受信プローブについても同様に、ウェッジ部を備える構成にしてもよい。また、図１３に示す構成に、前記したバッキング材や音響レンズを追加してもよい。
【００８１】
また、各実施形態では、超音波が検査部位Ｑに到達するまでに、配管Ｇの外周面で超音波が１回反射する例について説明したが、以下で説明するように、超音波が配管Ｇの肉厚部Ｇｉを伝播して、少なくとも配管Ｇの外周面で反射する（つまり、配管Ｇの内周面で１回以上反射したり、また、配管Ｇの外周面で１回以上反射したりする）ように、超音波発信プローブ１１等を配置してもよい。
【００８２】
図１４は、別の変形例に係る配管検査装置１００Ｅにおいて、超音波発信プローブ１１から発信される超音波の経路を示す平断面図である。
例えば、第１実施形態において、配管Ｇの厚さが比較的薄い場合、配管Ｇの外周面で超音波を１回反射させても、適切な角度で検査部位Ｑに入射しないことがある。このような場合、ウェッジ１２，２２の設置位置を示す周方向の角度βを大きめに設定することが好ましい。つまり、配管Ｇの肉厚部Ｇｉで反射を繰り返した超音波が、前記した角度αの位置でさらに反射するようにすることが好ましい。これによって、軸方向割れＶ１に対して平面視で略垂直に超音波が入射するため、軸方向割れＶ１における超音波の反射強度を高めることができる。
【００８３】
図１４に示す例では、ウェッジ１２と配管Ｇとの界面で屈折した超音波は、配管Ｇの内周面、外周面、内周面、及び外周面を順次に反射して、検査部位Ｑに向かう。また、検査部位Ｑの軸方向割れＶ１で反射して超音波受信プローブ２１に向かう超音波の経路は、平面視において図１４に示す経路と略同一になる。なお、前記した内容は、第２、第３、及び第４実施形態にも適用できる。
【００８４】
また、第１実施形態では、配管検査装置１００が保持部４１（図４参照）を備える構成について説明したが、この保持部４１を省略し、検査員がウェッジ１２，２２を手で持ちながら超音波検査を行うようにしてもよい。なお、第２、第３、第４実施形態についても同様である。
【００８５】
また、第１実施形態の構成（図３、図４参照）において、配管Ｇの軸方向割れの有無を検査した後、ｙｚ平面を基準として、超音波発信プローブ１１と対称の位置に超音波受信プローブ２１を移動させて（図６参照）、周方向割れの有無を検査してもよい。これによって、軸方向割れの有無だけでなく、周方向割れの有無も検査できる。なお、超音波受信プローブ２１を移動させる代わりに、ｙｚ平面を基準として、超音波受信プローブ２１と対称の位置に超音波発信プローブ１１を移動させてもよい。
【００８６】
また、第２実施形態の構成（図６、図７参照）において、配管Ｇの周方向割れＶ２の有無を検査した後、ｘｚ平面を基準として、超音波発信プローブ１１と対称の位置に超音波受信プローブ３１を移動させて（図４参照）、軸方向割れの有無を検査してもよい。これによって、周方向割れの有無だけでなく、軸方向割れの有無も検査できる。なお、超音波受信プローブ３１を移動させる代わりに、ｘｚ平面を基準として、超音波受信プローブ３１と対称の位置に超音波発信プローブ１１を移動させてもよい。
【００８７】
また、第４実施形態（図１０、図１１参照）では、配管検査装置１００Ｃが、１つの超音波発信プローブ１１と、２つの超音波受信プローブ２１，２２と、を備える構成について説明したが、これに限らない。例えば、２つの超音波発信プローブと、１つの超音波受信プローブと、を備える構成にしてもよい。このような構成において、検査部位Ｑを含むとともに配管Ｇの中心軸（ｙ軸）に垂直なｘｚ平面を基準として、一方の超音波発信プローブ１１は、超音波受信プローブ２１に対して対称に配置される。また、検査部位Ｑを含むとともに配管Ｇの中心軸（ｙ軸）を含むｙｚ平面を基準として、他方の超音波発信プローブ（図示せず）は、超音波受信プローブ２１に対して対称に配置される。
【００８８】
また、ｙｚ平面を基準として、超音波受信プローブ２１と対称の位置に設けられる別の超音波発信プローブ（図示せず）を第４実施形態の構成に追加してもよい。つまり、２つの超音波発信プローブと、２つの超音波受信プローブと、を備える構成にしてもよい。これによって、配管Ｇの中心軸の方向（ｙ軸方向）において、２箇所で周方向割れの有無を検査できるため、超音波検査に伴う作業負担を軽減できる。
【００８９】
また、各実施形態では、周方向溶接部Ｇｃの損傷の有無を検査する場合について説明したが、母管Ｇａ，Ｇｂ（図１参照）についても同様の方法で検査できる。
また、各実施形態では、ボイラ火炉（図示せず）の内外を仕切る水壁Ｗ（図１参照）において、配管Ｇの損傷の有無を検査する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、発電プラントや化学プラント等の設備に設けられている各種の配管の検査にも、各実施形態を適用できる。なお、発電プラント等では、機器（図示せず）の設置スペースを確保するために、多数の配管（図示せず）が壁際に設けられていることが多い。このように、配管と壁との隙間がほとんどない状況でも、各実施形態の方法を用いて、配管の損傷の有無を適切に検査できる。
【００９０】
また、各実施形態では、超音波発信プローブ１１や超音波受信プローブ２１として、超音波アレイプローブを用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、一振動子型超音波探触子等の他の種類のプローブを用いてもよい。
また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせ、配管Ｇにおける軸方向割れや周方向割れの有無を検査するとともに、軸方向割れの位置（角度ε：図８、図９参照）を特定するようにしてもよい。
【００９１】
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【００９２】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ  配管検査装置
１１，１１Ｄ  超音波発信プローブ
１１ｄ  ウェッジ部
１２  ウェッジ（発信側ウェッジ）
２１  超音波受信プローブ（第１超音波受信プローブ）
２２  ウェッジ（受信側ウェッジ、第１受信側ウェッジ）
３１  超音波受信プローブ（第２超音波受信プローブ）
３２  ウェッジ（第２受信側ウェッジ）
４１  保持部（第１保持部）
４２  保持部（第２保持部）
５０    超音波探傷器
６０    探傷器制御装置（配管検査部）
Ｇ      配管
Ｇｉ    肉厚部
Ｑ      検査部位
【図１】
0006758083.tif 000002
【図２】
0006758083.tif 000003
【図３】
0006758083.tif 000004
【図４】
0006758083.tif 000005
【図５】
0006758083.tif 000006
【図６】
0006758083.tif 000007
【図７】
0006758083.tif 000008
【図８】
0006758083.tif 000009
【図９】
0006758083.tif 000010
【図１０】
0006758083.tif 000011
【図１１】
0006758083.tif 000012
【図１２】
0006758083.tif 000013
【図１３】
0006758083.tif 000014
【図１４】
0006758083.tif 000015