(57)【要約】【課題】簡易な手段によって隠蔽部の探傷検査にも適用することができ、管体の周方向に探触子を走査させることなく容易に全周検査することのできる管体の超音波探傷検査方法を提供する。【解決手段】超音波であるＳＨ波を発振することのできる超音波探触子１１を管体１２の外周面１３に接触させてＳＨ波１５を管体１２に入射し、管体１２に存在する欠陥１６からの反射波を超音波探触子１１によって検出する。探傷検査に用いられるＳＨ波１５は、管体１２への入射位置１４から探触子距離Ｌ１がおおよそ６００ｍｍ以上では管体１２の全周にほぼ均一な音圧分布で伝播されるので、超音波探触子１１を管体１２の周方向に走査させることなく管体１２の全周を探傷検査することができる。【選択図】　　　図１
2004003996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を用いて管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査方法であって、
超音波であるせん断水平波を発振することのできる超音波探触子を準備し、
超音波探触子と管体との接触部からせん断水平波を管体に入射し、
管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を超音波探触子によって検出して探傷検査することを特徴とする管体の超音波探傷検査方法。
【請求項２】
超音波を用いて管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査方法であって、
超音波であるせん断水平波を発振することのできる超音波探触子を準備し、
超音波探触子と管体との接触部からせん断水平波を管体に入射し、
管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を超音波探触子によって検出し、
超音波探触子を管体の周方向に走査させることなく管体の全周を探傷検査することを特徴とする管体の超音波探傷検査方法。
【請求項３】
前記超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が０．５〜５ＭＨｚであり、寸法が５×５〜２０×２０ｍｍであり、前記超音波探触子から前記管体へのせん断水平波の入射角度が、６０〜９０度であることを特徴とする請求項１または２記載の管体の超音波探傷検査方法。
【請求項４】
前記管体の外周面に物理的拘束が無いとき、または前記管体の外周面にゴム、布、ジュート、ヤーン、木材、樹脂、ウレタンおよび発泡スチロールからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、
前記超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が０．５〜１ＭＨｚであり、寸法が１０×１０〜２０×２０ｍｍであり、前記超音波探触子から前記管体へのせん断水平波の入射角度が、８０〜９０度であることを特徴とする請求項１または２記載の管体の超音波探傷検査方法。
【請求項５】
前記管体の外周面にモルタル、コンクリートおよび樹脂モルタルからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、
前記超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が１〜５ＭＨｚであり、寸法が５×５〜１０×１０ｍｍであり、前記超音波探触子から前記管体へのせん断水平波の入射角度が、６０〜８０度であることを特徴とする請求項１または２記載の管体の超音波探傷検査方法。
【請求項６】
前記超音波探触子から前記管体へせん断水平波が入射される位置と、前記管体の検査されるべき位置との距離が、
６００ｍｍ以上設けられることを特徴とする請求項２記載の管体の超音波探傷検査方法。
【請求項７】
前記管体の外径が１７０ｍｍ以下であるとき、
前記超音波探触子は、
前記管体の外周面との接触面が、前記管体の外径と等しい曲率を有する曲面に加工されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の管体の超音波探傷検査方法。
【請求項８】
せん断水平波を発振するべく前記超音波探触子に備わる振動子に印加される電圧波形は、
スパイク波または矩形波であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の管体の超音波探傷検査方法。
【請求項９】
超音波であるせん断水平波を発振することのできる超音波探触子を準備し、超音波探触子と管体との接触部からせん断水平波を管体に入射し、管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を超音波探触子によって検出して管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査方法において、
前記欠陥からの反射波の強さを、前記管体中のせん断水平波の減衰率と前記欠陥からの反射波の現れる路程とを用いて補正することによって、反射波の相対強さを求め、
該反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて、管体の減肉値である欠陥深さを推定することを特徴とする管体の超音波探傷検査方法。
【請求項１０】
前記反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて推定される欠陥深さを、
前記超音波探触子を前記管体の周方向に走査させることによって得られる欠陥の周方向長さを用いてさらに補正することを特徴とする請求項９記載の管体の超音波探傷方法。
【請求項１１】
前記超音波探触子から前記管体へせん断水平波が入射される位置と、前記管体の欠陥深さの推定されるべき位置との距離が、６００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９または１０記載の管体の超音波探傷検査方法。
【請求項１２】
超音波を用いて管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査装置であって、
超音波であるせん断水平波を発振し、管体との接触部から該せん断水平波を管体に入射し、管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を検出することのできる超音波探触子と、
超音波探触子で検出される欠陥からの反射波の強さを、管体中のせん断水平波の減衰率と欠陥からの反射波の現れる路程とを用いて補正することによって反射波の相対強さを演算する演算手段と、
予め作成される反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係をストアする記憶手段と、
演算手段によって演算される反射波の相対強さと、記憶手段から読出される反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係とに基づいて欠陥深さの推定値を求めて出力する欠陥深さ推定手段と、
欠陥深さ推定手段による出力に応じて欠陥深さの推定値を表示する表示手段とを含むことを特徴とする管体の超音波探傷検査装置。
【請求項１３】
前記欠陥深さ推定手段は、
前記反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて求められる欠陥深さの推定値を、前記超音波探触子を前記管体の周方向に走査させることによって得られる欠陥の周方向長さを用いてさらに補正し、補正後の値を欠陥深さ推定値として出力することを特徴とする請求項１２記載の管体の超音波探傷検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管体の１種である鋼管は、気密性および液密性と強度とに優れるので、気体または液体の搬送管路として多用されている。鋼管の長さは有限であるので、鋼管は溶接接合または管継手などによって接続されて配管され、管路を形成する。配管施工時において、管継手であれば接続部の漏洩検査が行われ、溶接接合であれば接続部の探傷検査が行われる。このように配管施工途中であり、探傷検査部位が露出している場合、たとえば溶接部に発生する欠陥については、表面欠陥であれば浸透探傷検査、内部欠陥であれば放射線探傷検査などによって検査することができ、検査によってその健全性を確保することが可能である。
【０００３】
しかしながら、配管施工後、特に隠蔽されてしまう部位に発生する欠陥、たとえば腐食欠陥などについては、その探傷検査を行うことは容易ではない。図２３は、河川に対する架管の１例を示す図である。河川１を跨いで配管されるとき、管体２は橋台３によって支持されて架管部を構成し、橋台３に関して架管部と反対側の管体２は、たとえば堤を構成する土中４に埋設される。土中４に埋設される管体２のうち、特に屈曲部を形成するエルボ５が溶接接合された接続部６（溶接線）を含む管体部分などは、さや管７と呼ばれる保護管に挿通された後、埋設されることが多い。
【０００４】
さや管７の開口部９付近においてさや管７と管体２との間に形成される隙間には、シール部材８が設けられ、シール部材８によって前記隙間に対する異物の侵入を防止している。このように設けられるシール部材８と管体２の外周とによって形成されるわずかな隙間に大気中の水分や雨水が侵入することによって、いわゆる気水状態が形成されて隙間腐食などの欠陥１０が発生することがある。また溶接接合された接続部６には、溶接後わずかに残留したスラグなどと管体２外周面をなす溶接金属部とによって形成されるわずかの隙間に空気中の微量水分が侵入し、隙間腐食や孔食などの欠陥１０の発生することがある。
【０００５】
隙間腐食のような欠陥１０は、配管施工直後に発生するのではなく、ある程度時間が経過した後に発生し、その発生個所は、往々にして橋台３を形成するコンクリートを貫通する部分や土中といった隠蔽部であることが多い。したがって、腐食欠陥１０を前述のような浸透探傷検査や放射線探傷検査によって検出しようとすれば、コンクリートをはつりまたは埋設部の土を除去して検査対象部位を露出させなければならず、多大な労力と費用とを要する。さらに露出させた検査対象部位と腐食欠陥１０の位置とが、一致するとは限らないという問題がある。
【０００６】
また管体は、前述のように気体または液体の搬送管路として用いられるので、たとえば腐食欠陥などが管体の厚みを貫通し、管体内部の気体または液体の漏洩することを厳に防止しなければならない。したがって、管体の探傷検査では、欠陥の検出にとどまらず、その欠陥深さをも検出し、管体の厚み減少いわゆる減肉の程度を診断することが、配管施工された管体の保守管理上における重要な課題となっている。しかしながら、管体の探傷検査では、前述のように隠蔽部に存在する欠陥の検出そのものが難しく、さらなる減肉の診断に対して有効に適用し得る探傷検査方法は確立されていないのが実情である。
【０００７】
このような問題に対応する従来技術に、たとえばガイド波（円筒波）と呼ばれる超音波を用いて管体を探傷検査することのできる装置がある。この装置は、管体の管軸方向に比較的長い距離離隔して存在し、また隠蔽部に存在する欠陥の探傷検査をすることができるけれども、装置の容積が大きいので、一般的な配管の探傷検査が行われるような狭い作業容積では装置を収容することができず適用不能であり、また配管に存在する欠陥の断面欠損率が３％以上でないと検出することができないという特性を有するので、たとえば腐食発生初期のような微細欠陥の検出が不能であるという問題がある。
【０００８】
また１次元的に長い距離を探傷することのできる従来技術の探傷検査方法として板波探傷検査方法が知られている。板波探傷検査方法では、超音波の１種である板波（ラム波）が用いられる。このラム波は、予め定められる音波の放射方向に直交する横方向には音波のエネルギがほとんど散らないで、前記予め定められる方向に音波のエネルギがほぼ集中して伝播する特性を有する種類の超音波である。ラム波は、板に沿って予め定められるほぼ１方向に伝播するので、たとえば被検査体が長手方向に走行する薄鋼帯であれば、走行方向に直交する薄鋼帯幅方向の一端部から板波を入射することによって、薄鋼帯の幅方向全断面と、走行する長手方向の全長とを容易に探傷検査することができる。
【０００９】
前述のような利点を有するラム波であるけれども、ラム波を管体の探傷検査に用いるには以下のような問題がある。ラム波は、薄板の表裏面において反射を繰返しながら伝播する際、反射によって縦波（Ｐ波）と横波（Ｓ波）の１種であるせん断垂直（ＳＶ：Ｓｈｅａｒ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ）波との混合モードになって伝播する。したがって、無作為にラム波を薄板に入射させると、Ｐ波とＳＶ波とが干渉し合って減衰してしまうので、板波探傷検査の実施に際しては、ラム波が減衰しにくいような特定の入射角度が選択される。なお、Ｐ波とは、音波の進行方向と振幅方向とが一致する波であり、Ｓ波とは、音波の進行方向と振幅方向とが直交する波である。ＳＶ波とは、Ｓ波の１種であり、音波の振幅方向が被検査体の探傷表面と垂直になる波である。
【００１０】
薄鋼帯のような単純な形状であり単に表裏面における反射を繰返すのみで進行させることができる被検査体の場合には、特定の入射角度を選択することによってラム波のエネルギの減衰を抑制することができるけれども、管体のように表裏面が湾曲している場合には、ラム波の表裏面における反射が薄鋼帯に比べて複雑になるので、Ｐ波とＳＶ波とが干渉し合いエネルギの減衰が生じて長い距離の探傷検査ができなくなるという問題がある。またラム波は１方向に集中して伝播するので、探傷検査できるのは伝播する１方向のみである。したがって、管体の全周を探傷検査するためには、探触子を管体の周方向に全周走査させなければならないので、探傷検査時の走査が複雑になり検査者の技能によって検査結果が左右されるという問題もある。
【００１１】
前述のような問題を有するガイド波やラム波に代わり、隠蔽部に存在する欠陥を探傷検査する従来技術の一つに、横波の１種であって被検査体の表面層のみを伝播する表面ＳＨ（Ｓｈｅａｒ　Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ：せん断水平）波を用いて、鋼板面上に鉄筋をフレア溶接した溶接部における不溶着部を検出し、溶接部の溶込量を測定するというものがある（特許文献１参照）。ＳＨ波とは、Ｓ波の１種であり、音波の振幅方向が被検査体の探傷表面と平行になる波である。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示される技術は、鋼板面上に鉄筋をフレア溶接した溶接部における不溶着部、すなわち鋼板表面の非溶融部を検出するという極めて検出の容易な欠陥を対象とした超音波探傷検査方法であり、管体の保守管理にとって最も重要な減肉診断に係る技術を開示するものではなく、また示唆もしていない。
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−８００３１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡易な手段によって管体の隠蔽部の探傷検査に適用することができ、特に路程の長い場合には管体の周方向に探触子を走査させることなく全周検査することのできる管体の超音波探傷検査方法を提供することである。
【００１５】
また本発明のもう一つの目的は、管体の減肉量、たとえば腐食深さの推定を可能にする管体の超音波探傷検査方法および装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、超音波を用いて管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査方法であって、
超音波であるせん断水平波を発振することのできる超音波探触子を準備し、
超音波探触子と管体との接触部からせん断水平波を管体に入射し、
管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を超音波探触子によって検出して探傷検査することを特徴とする管体の超音波探傷検査方法である。
【００１７】
本発明に従えば、せん断水平波を発振する超音波探触子を管体の外周面に接触させてせん断水平波を管体に入射し、欠陥からの反射波を超音波探触子で検出することによって、管体を探傷検査することができる。超音波探傷検査に用いられるせん断水平波は、光が鏡によって反射するように、何度反射を繰返してもせん断水平波がせん断水平波として反射し、Ｐ波が発生することがない。したがって、せん断水平波は、異なる種類の音波が干渉し合ってエネルギ減衰を生じることがないので、長い管体の探傷検査に好適に用いることができる。
【００１８】
せん断水平波を用いる超音波探傷は、せん断水平波を発振することのできる超音波探触子を準備することによって、垂直探傷や斜角探傷と同様のコンパクトで簡易な構成で探傷検査をすることができ、ガイド波を用いる探傷検査のような大掛かりな装置を必要としない。また超音波であるせん断水平波を、管体へ入射させ、隠蔽部に対しても容易に送達させることができる。入射されたせん断水平波は、ラム波に比べると管体中における減衰が小さいので、隠蔽部に存在するたとえば腐食欠陥からの反射波を、充分な音圧で検出することが可能になる。
【００１９】
また本発明は、超音波を用いて管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査方法であって、
超音波であるせん断水平波を発振することのできる超音波探触子を準備し、
超音波探触子と管体との接触部からせん断水平波を管体に入射し、
管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を超音波探触子によって検出し、
超音波探触子を管体の周方向に走査させることなく管体の全周を探傷検査することを特徴とする管体の超音波探傷検査方法である。
【００２０】
本発明に従えば、せん断水平波を発振する超音波探触子を管体の外周面に接触させてせん断水平波を管体に入射し、欠陥からの反射波を超音波探触子で検出することによって、超音波探触子を管体の周方向に走査させることなく管体の全周を検査することができる。せん断水平波は、ラム波などと同様に被検査体の表面付近を伝播し易い音波であるので、１方向にのみエネルギが集中して伝播すると考えられていたけれども、このせん断水平波を筒状である管体の探傷検査に適用するとき、管体への入射位置からある程度の距離を離隔した位置では、管体の全周にほぼ均一なエネルギ分布で伝播させることができる。したがって、せん断水平波を発振することのできる超音波探触子を用いるという簡易な手段によって、超音波探触子を管体の周方向に走査させることなく１方向に長い管体の全周を検査することが可能になる。
【００２１】
また本発明は、前記超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が０．５〜５ＭＨｚであり、寸法が５×５〜２０×２０ｍｍであり、前記超音波探触子から前記管体へのせん断水平波の入射角度が、６０〜９０度であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、超音波探触子の振動子の発振周波数が好適な範囲に選択されるので、精度および感度よく欠陥の検出をすることができる。また振動子の寸法が好適な範囲に選択されるので、被検査体が管体のように外周面に曲率を有するものであっても、効率よくせん断水平波を入射させることができる。またせん断水平波は、入射角度が６０〜９０度で管体に入射される。このことによって、６０度未満の小さい角度で入射されるよりも、管体の内外周面における反射によるエネルギの減衰を小さく抑制することができるので、せん断水平波の入射位置から長い距離を離隔した位置にある欠陥も感度よく検出することができる。
【００２３】
また本発明は、前記管体の外周面に物理的拘束が無いとき、または前記管体の外周面にゴム、布、ジュート、ヤーン、木材、樹脂、ウレタンおよび発泡スチロールからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、
前記超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が０．５〜１ＭＨｚであり、寸法が１０×１０〜２０×２０ｍｍであり、前記超音波探触子から前記管体へのせん断水平波の入射角度が、８０〜９０度であることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、管体の外周面に物理的拘束が無いとき、または管体の外周面に密度ρ、音速ｃ、音響インピーダンスｚ（＝ρｃ）の小さいゴム、布、ジュート、ヤーン、木材、樹脂、ウレタンおよび発泡スチロールからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が０．５〜１ＭＨｚ、寸法が１０×１０〜２０×２０ｍｍ、超音波探触子から管体へのせん断水平波の入射角度が８０〜９０度になるように設定される。
【００２５】
前述のように管体の外周面に物理的拘束が無いか、または管体の外周面に物理的拘束が有るけれどもその材質の密度ρ、音速ｃ、音響インピーダンスｚが小さいと、管体の外周面と物理的拘束部材との界面、または管体の外周面とその外方空間との界面におけるせん断水平波の反射率が高い状態である。このような状態で、管体の外周面に欠陥が存在するとき、管体の外周面におけるせん断水平波の欠陥識別性に対して、物理的拘束部材の存在がほとんど影響を及ぼすことがないので、せん断水平波の管体に対する入射角度を、管体の外周面近傍の表層部のみを伝播し、ほぼ表面波となる角度８０〜９０度にしても欠陥の検出精度を高くすることができる。せん断水平波をほぼ表面波としても欠陥の検出精度を高く保持できるので、せん断水平波の周波数を減衰しにくい０．５〜１ＭＨｚの範囲にし、発振音圧を大きくすることができるように振動子の寸法を１０×１０〜２０×２０ｍｍの大きめにして、欠陥の検出感度も高くすることができる。
【００２６】
また本発明は、前記管体の外周面にモルタル、コンクリートおよび樹脂モルタルからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、
前記超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が１〜５ＭＨｚであり、寸法が５×５〜１０×１０ｍｍであり、前記超音波探触子から前記管体へのせん断水平波の入射角度が、６０〜８０度であることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、管体の外周面に密度ρ、音速ｃ、音響インピーダンスｚの大きいモルタル、コンクリートおよび樹脂モルタルからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が１〜５ＭＨｚ、寸法が５×５〜１０×１０ｍｍ、超音波探触子から管体へのせん断水平波の入射角度が、６０〜８０度に設定される。前述のように管体の外周面に物理的拘束が有り、その材質の密度ρ、音速ｃ、音響インピーダンスｚが大きいと、管体の外周面と物理的拘束部材との界面におけるせん断水平波の反射率が低い状態である。
【００２８】
このような状態で、せん断水平波を表面波として管体に入射すると、管体の外周面において、物理的拘束部材を設けた部位と、設けていない部位との界面反射率の差違が大きくなるので、前述の両部位の境界からの反射波を検出し、管体の外周面に存在する欠陥の識別性、すなわち検出精度が低下する。したがって、せん断水平波の管体に対する入射角度を、管体の外周面に存在する欠陥の検出精度に優れる角度６０〜８０度にし、せん断水平波の周波数を検出精度の高い１〜５ＭＨｚの範囲にすることによって、検出精度を向上する。振動子寸法は、操作性を向上して検出精度を高める観点から５×５〜１０×１０ｍｍと小さめであることが好ましい。
【００２９】
また本発明は、前記超音波探触子から前記管体へせん断水平波が入射される位置と、前記管体の探傷検査されるべき位置との距離が、６００ｍｍ以上設けられることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、管体へせん断水平波が入射される位置と、管体の探傷検査されるべき位置との距離が、６００ｍｍ以上設けられる。前記距離が６００ｍｍ以上設けられる位置では、管体に入射されたせん断水平波が管体の全周にほぼ均一なエネルギ分布で伝播するので、超音波探触子を管体の周方向に走査することなく、管体全周の探傷検査をすることができる。
【００３１】
また本発明は、前記管体の外径が１７０ｍｍ以下であるとき、
前記超音波探触子は、前記管体の外周面との接触面が、前記管体の外径と等しい曲率を有する曲面に加工されることを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、管体の外径が１７０ｍｍ以下であるとき、超音波探触子は、管体の外周面との接触面が、管体の外径と等しい曲率を有する曲面に加工される。このことによって、管体の外径が小さい場合、超音波探触子のせん断水平波を発振して管体に入射させる面と、管体の外周面との接触面積を充分に広く確保して、大きな音圧のせん断水平波を管体に入射させることができるので、高い感度で探傷検査することが可能になる。
【００３３】
また本発明は、せん断水平波を発振するべく前記超音波探触子に備わる振動子に印加される電圧波形は、スパイク波または矩形波であることを特徴とする。
【００３４】
本発明に従えば、超音波探触子に備わる振動子に印加される電圧波形には、スパイク波または矩形波が用いられる。このことによって、せん断水平波による探傷検査の感度を高くすることができる。なお、電圧波形には、矩形波がより好適に用いられる。
【００３５】
また本発明は、超音波であるせん断水平波を発振することのできる超音波探触子を準備し、超音波探触子と管体との接触部からせん断水平波を管体に入射し、管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を超音波探触子によって検出して管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査方法において、
前記欠陥からの反射波の強さを、前記管体中のせん断水平波の減衰率と前記欠陥からの反射波の現れる路程とを用いて補正することによって、反射波の相対強さを求め、
該反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて、管体の減肉値である欠陥深さを推定することを特徴とする管体の超音波探傷検査方法である。
【００３６】
本発明に従えば、管体に存在する欠陥からの反射波の強さを、管体中のせん断水平波の減衰率と、欠陥からの反射波の現れる路程とを用いて補正することによって、反射波の相対強さを求め、反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて、管体の減肉値である欠陥深さを推定する。このことによって、管体のたとえば腐食寿命を精度良く把握することができるので、管体の補修または交換時期をタイムリーに策定し、無駄のない保守管理を実現することができる。さらに、管体の補修または交換をタイムリーに行なうことによって、漏洩事故を未然に防止することが可能になる。
【００３７】
また本発明は、前記反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて推定される欠陥深さを、
前記超音波探触子を前記管体の周方向に走査させることによって得られる欠陥の周方向長さを用いてさらに補正することを特徴とする。
【００３８】
本発明に従えば、反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて推定される欠陥深さを、超音波探触子を管体の周方向に走査させることによって得られる欠陥の周方向長さを用いてさらに補正するので、一層精度よく管体の減肉値を求めることができる。
【００３９】
また本発明は、前記超音波探触子から前記管体へせん断水平波が入射される位置と、前記管体の欠陥深さの推定されるべき位置との距離が、６００ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００４０】
本発明に従えば、欠陥深さを推定するに際し、超音波探触子から管体へせん断水平波が入射される位置と、管体の欠陥深さの推定されるべき位置との距離が、６００ｍｍ以下になるようにして探傷検査される。前記距離が６００ｍｍを超えても欠陥深さの推定値を得ることができるけれども、前記距離が６００ｍｍ以下になるようにして探傷検査することによって、極めて精度の高い欠陥深さ推定値を得ることが可能になる。
【００４１】
また本発明は、超音波を用いて管体の減肉を診断する管体の超音波探傷検査装置であって、
超音波であるせん断水平波を発振し、管体との接触部から該せん断水平波を管体に入射し、管体の外周面に存在する欠陥からの反射波を検出することのできる超音波探触子と、
超音波探触子で検出される欠陥からの反射波の強さを、管体中のせん断水平波の減衰率と欠陥からの反射波の現れる路程とを用いて補正することによって反射波の相対強さを演算する演算手段と、
予め作成される反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係をストアする記憶手段と、
演算手段によって演算される反射波の相対強さと、記憶手段から読出される反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係とに基づいて欠陥深さの推定値を求めて出力する欠陥深さ推定手段と、
欠陥深さ推定手段による出力に応じて欠陥深さの推定値を表示する表示手段とを含むことを特徴とする管体の超音波探傷検査装置である。
【００４２】
また本発明は、前記欠陥深さ推定手段は、
前記反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて求められる欠陥深さの推定値を、前記超音波探触子を前記管体の周方向に走査させることによって得られる欠陥の周方向長さを用いてさらに補正し、補正後の値を欠陥深さ推定値として出力することを特徴とする。
【００４３】
本発明に従えば、せん断水平波を発振することのできる超音波探触子を備えるという簡単な構成で、隠蔽部を有する管体の探傷検査を可能にし、また管体表面に存在する欠陥からの反射波の相対強さを求め、予め作成される反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係とに基づいて欠陥深さ推定値を求めることのできる、または該欠陥深さの推定値を欠陥の周方向長さを用いてさらに補正した精度の高い欠陥深さ推定値を得ることのできる超音波探傷検査装置が実現される。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一態様である管体の超音波探傷検査方法の概略を示す図である。本実施の態様の管体の超音波探傷検査方法（以後、単に超音波探傷検査方法と略称する）は、超音波であるせん断水平波（以後、ＳＨ波と呼ぶ）を発振することのできる超音波探触子１１（以後、探触子と略称する）を準備し、探触子１１を被検査体である管体１２の外周面１３に接触し、探触子１１と管体１２との接触によって形成される入射位置１４からＳＨ波１５を管体１２に入射し、管体１２に存在する欠陥１６からの反射波を探触子１１によって検出して管体１２を検査する。
【００４５】
本実施の態様における管体１２には、鋼管が供せられる。探触子１１は、前述のようにＳＨ波を発振することができる。探触子１１に備わる振動子の発振周波数は、０．５〜５ＭＨｚであり、振動子の寸法は、５×５〜２０×２０ｍｍである。また探触子１１から発振されるＳＨ波の管体１２への入射角度が、６０〜９０度の範囲に設定された探触子１１を用いることが好ましい。
【００４６】
管体１２である鋼管に生じる欠陥１６には、たとえば腐食や溶接継手における溶込み不足、気孔などが代表的なものであるけれども、ここでは管体１２を配管施工した後、隠蔽部等に発生する腐食欠陥を主たる探傷検査の対象とする。したがって、本明細書中では、欠陥１６を腐食と表記することがある。
【００４７】
探触子１１は、超音波探傷装置本体１７に接続されて、超音波探傷装置本体１７から与えられる信号によってＳＨ波を発振し、管体１２との接触部からＳＨ波を管体１２に入射し、管体１２の外周面に存在する欠陥１６からの反射波を受けて超音波探傷装置本体１７に伝える。超音波探傷装置本体１７は、少なくとも電源スイッチ１８と、時間軸調整部１９と、ゲイン調整部２０と、たとえば陰極線管からなる表示手段である表示部２１とを含む。表示部２１には、送信エコー２２、前述の探触子１１によって受信される欠陥エコー２３、後述する欠陥深さ推定値などが表示される。この超音波探傷装置本体１７と探触子１１とによって、超音波探傷装置２４が構成される。なお、超音波探傷装置２４には、探傷結果を画像出力して記録することのできるプリンタなどが設けられてもよい。
【００４８】
以下に探触子１１の発振周波数範囲、振動子寸法範囲および入射角度範囲の限定理由について説明する。
【００４９】
探触子１１による発振周波数が０．５ＭＨｚ未満では、ＳＨ波が管体中を伝播する際の減衰を生じにくくなるので管体の探傷検査距離を大きくすることができるけれども、欠陥の検出限界が大きくなり、たとえば腐食初期のような小さな欠陥を検出することができなくなる。発振周波数が５ＭＨｚを超えると、ＳＨ波が管体中を伝播する際の減衰が大きくなるので、長さの長い管体の探傷検査をするとき、ＳＨ波の管体への入射位置から遠方にある欠陥１６から反射される音波の強度が低下して欠陥１６の検出感度が悪くなる。したがって、発振周波数の範囲を、０．５〜５ＭＨｚとした。
【００５０】
探触子１１に備わる振動子の寸法が、５×５ｍｍ未満では、探触子１１から管体１２へ入射されるＳＨ波のエネルギが、振動子寸法に制約されることによって小さくなるので、欠陥１６の検出感度が悪くなる。振動子の寸法が、２０×２０ｍｍを超えると、被検査体である管体１２が周方向に曲率を有するので、振動子寸法を増加させても、寸法増加に対応して管体１２の外周面１３と探触子１１との有効接触面積を増加させることができない。したがって、振動子寸法を、５×５〜２０×２０ｍｍとした。なお、探触子１１と管体１２との接触には、接触媒質を用いる方が、効率よくＳＨ波を管体１２に入射できる。接触媒質には、たとえばソニコートＳＨＮ−Ｂ２５（日合アセチレン社製）などが好適に用いられる。
【００５１】
また管体１２の外径が１７０ｍｍ以下であるときには、探触子１１の管体外周面との接触面を、管体１２の外径と等しい曲率を有する曲面に加工することが好ましい。探触子寸法が一定であるとき、管体１２の外径が小さくなるのに伴って、探触子１１と管体１２との実効接触面積が減少するけれども、探触子１１の管体外周面との接触面を、前述のように加工することによって、探触子１１のＳＨ波を発振して管体１２に入射させる面である前記接触面と、管体外周面との接触面積を充分に広く確保して、大きな音圧のＳＨ波を管体１２に入射させることができるので、高い感度で探傷検査することが可能になる。
【００５２】
ＳＨ波の管体１２への入射角度を、６０〜９０度になるように設定するのは、以下の理由による。入射角度が、６０度未満であると、単位ビーム路程あたりにおける管体１２の内外周面における反射回数すなわちスキップ数が増大し、管体１２中を伝播するＳＨ波の反射に起因する減衰が大きくなり検出感度が低下する。また入射角度を大きくすることによって、管体１２中を伝播するＳＨ波の反射に起因する減衰を小さく抑制できるけれども、管体１２の探傷検査では、９０度が設定可能な最大角度である。したがって、入射角度を６０〜９０度とした。
【００５３】
前述のように設定される探触子１１に備わる振動子に印加される電圧波形は、スパイク波または矩形波であることが好ましい。図２は探触子１１にスパイク波または矩形波を印加して管体１２に存在する欠陥１６からの反射波の音圧を測定する方法の概略を示す図であり、図３は図２に示す測定方法で検出された欠陥１６からの反射波の音圧を示す図である。
【００５４】
図２では、管体１２（裸管）の外周面に欠陥１６を形成し、管体１２にＳＨ波を入射させるべくその外周面に接して探触子１１を走査し、前記欠陥１６すなわち探傷検査されるべき位置と探触子１１との離隔距離（以後、探触子距離と呼ぶ）を２００〜２０００ｍｍに変化させて、欠陥１６からの反射波の強度（以後、ＳＨ波の強度を便宜上音圧と呼ぶことがある）を測定した。この音圧測定に際し、探触子１１に印加する電圧の波形にスパイク波および矩形波を用いた。図３では、横軸に探触子距離、縦軸に必要ゲインをとって、音圧の測定結果を示す。ここで必要ゲインとは、探触子１１によって受信され、表示部２１に表示されるエコーの高さを、超音波探傷装置本体１７の表示部２１に装着される目盛板の予め定めた目盛位置の高さにするために与えられる増幅度のことである。必要ゲイン（ｄＢ）が大きい程、受信されている音圧が小さいことを示す。
【００５５】
図３中におけるライン３５が、電圧波形に矩形波を用いた場合の欠陥１６からの反射波の音圧を示し、ライン３６が、電圧波形にスパイク波を用いた場合の欠陥１６からの反射波の音圧を示す。矩形波を用いた場合には、探触子距離が２０００ｍｍでも必要ゲインが７０ｄＢ以下と良好な感度を示す。またスパイク波を用いた場合、矩形波には若干劣るけれども、探触子距離が８００ｍｍ以下では必要ゲインが９０ｄＢ以下と実用上全く問題のない感度を得ることができる。このように、振動子に印加する電圧波形にスパイク波または矩形波を用いることによって、ＳＨ波による探傷検査の感度を高くすることができる。なお、より好ましくは、電圧波形に矩形波を用いるのがよい。
【００５６】
次に、管体１２の探傷検査にＳＨ波を用い、探触子１１から管体１２に対するＳＨ波の入射位置１４と、管体１２の探傷検査されるべき位置との距離Ｌ１（探触子距離に相当）を、６００ｍｍ以上設けることによって、探触子１１を管体１２の周方向に走査させることなく、管体１２の全周を探傷検査することが可能になる理由について説明する。
【００５７】
図４は、管体１２の周方向における音圧測定方法の概略を示す図である。図４において、送信用探触子１１から管体１２に入射されるＳＨ波を、管体１２の軸線に沿って距離Ｌ１離隔した位置において、受信用探触子ＡおよびＢ２５，２６を管体１２の外周面１３に接触させてそれぞれ受信する。このとき、管体１２の軸線に垂直な断面において、送信用探触子１１と受信用探触子Ａ２５とは、管体１２の周方向の同じ位置に配置され、送信用探触子１１と受信用探触子Ｂ２６とは、互いに管体１２の周方向に１８０度の位置に配置される。前述のように配置される受信用探触子ＡおよびＢ２５，２６によって受信されるＳＨ波の強度（音圧）を比較した。音圧測定に用いた管体１２および探触子１１，２５，２６等については、表１に合わせて示す。なお図２では、各探触子１１，２５，２６にそれぞれ接続される超音波探傷装置本体の図は省略した。
【００５８】
【表１】
2004003996.tif 000003
【００５９】
ここで表１中に示す探触子の表記について説明する。たとえば表１中の「０．５Ｚ１０×１０Ａ９０ＳＨ」について例示する。冒頭の数字は、発振周波数を単位［ＭＨｚ］で示す値であり、「０．５」は０．５ＭＨｚのことを示す。次のアルファベットは、振動子の材質を示し、たとえば「Ｚ」は、ジルコン・チタン酸鉛系であることを示す。続く「１０×１０」は、振動子の寸法を［ｍｍ］単位で表す値である。振動子寸法に続くアルファベットは、探触子の形式を表し、たとえば「Ａ」は、斜角用探触子であることを示す。続く数字は、管体１２への超音波の入射角度を示し、「９０」は９０度であることを示す。最後のアルファベットは探触子から発振される超音波の種類を表し、「ＳＨ」はＳＨ波であることを示す。なお、この探触子の表記方法は、本明細書中において共通に用いられる。
【００６０】
図５は、受信用探触子ＡおよびＢ２５，２６による音圧測定結果を示す図である。図５では、横軸に前記距離Ｌ１（＝探触子距離）をとり、縦軸に必要ゲイン（ｄＢ）をとり、音圧測定結果を示す。
【００６１】
図５中のライン２７が、受信用探触子Ａ２５による音圧測定結果であり、ライン２８が、受信用探触子Ｂ２６による音圧測定結果である。ライン２７に示されるように、受信用探触子Ａ２５では、探触子距離Ｌ１の増加に伴って必要ゲインが増加し、探触子距離Ｌ１が約６００ｍｍにおいて必要ゲインが６０ｄＢに達した後、ほぼ一定の必要ゲインになる。一方、ライン２８に示されるように、受信用探触子Ｂ２６では、探触子距離Ｌ１の増加に伴って必要ゲインが減少し、探触子距離Ｌ１が約６００ｍｍにおいて必要ゲインが６０ｄＢ強に達した後、ほぼ一定の必要ゲインになる。
【００６２】
このことから、受信用探触子Ａ２５と受信用探触子Ｂ２６とは、管体１２の円周方向で１８０度の位置に配置されているにも関らず、送信用探触子１１から探触子距離Ｌ１が６００ｍｍ以上離隔した位置では、到達しているＳＨ波の音圧がほぼ同一であることが判る。すなわち、送信用探触子１１による管体１２へのＳＨ波の入射位置１４から６００ｍｍ以上離隔した位置では、管体１２の円周方向の位置に関らずほぼ同じ音圧分布である。換言すれば、ＳＨ波が、管体１２に入射されるとき、入射位置１４から６００ｍｍ以上離隔した位置では、管体１２の円周方向に均一な音圧分布を有して伝播することが判る。
【００６３】
したがって、管体１２の超音波探傷検査にＳＨ波を用いるとき、探触子１１から管体１２へＳＨ波を入射する位置１４と、管体１２の探傷検査されるべき位置との距離である探触子距離Ｌ１を、６００ｍｍ以上設けることによって、送信用探触子１１を管体１２の周方向に走査させることなく、同一感度で管体１２の全周を探傷検査することが可能になる。
【００６４】
探触子距離Ｌ１が６００ｍｍ以下の位置においては、送信用探触子１１を管体１２の周方向に走査させることによって、全周検査をすることが可能である。また図５に示すように、探触子距離Ｌ１が６００ｍｍ以下の領域においては、必要ゲインは小さく音圧が大きいので、感度に優れた探傷検査を行うことができる。特に図５中のライン２７に示されるように、探触子１１と欠陥１６とが、管体１２の周方向において同位置に存在するとき、探触子距離Ｌ１が６００ｍｍ以下であって探触子距離Ｌ１の増減に伴って測定される音圧もほぼ線形関係を有して増減する領域内では、基準欠陥距離における必要ゲインと欠陥の大きさとの関係を表す検量線を予め作成しておくことによって、欠陥から得られる音圧に基づいてその深さを求めることができる。以下に検量線の作成方法について簡単に説明する。
【００６５】
前述の表１に示す超音波探傷装置本体１７と、探触子１１と、接触媒質とを用い、管体１２には日本工業規格（ＪＩＳ）Ｇ　３４５２に規定されるＳＧＰ２００Ａを用いて検量線を作成した。管体１２には、直径：１０ｍｍで、深さ：１ｍｍ，３ｍｍおよび５．８ｍｍからなる３種類の腐食欠陥を模したすり鉢状の孔をそれぞれ形成した。なお深さ：５．８ｍｍの孔は、管体１２の管壁を貫通している孔である。３種類の模擬腐食欠陥に対して、探触子距離Ｌ１を１００ｍｍ，２００ｍｍおよび３００ｍｍの３種類に設定し、探傷検査を行い、欠陥エコー高さを表示部２１における目盛板の８０％目盛高さにするために必要なゲイン（以後、ゲインＨ８０で表す）を求めた。
【００６６】
図６は、探触子距離Ｌ１とゲインＨ８０との関係を示す図である。図６中で、ライン２９，３０，３１は、深さが１ｍｍ，３ｍｍ，５．８ｍｍの欠陥についての結果をそれぞれ示す。ライン２９，３０，３１から、探触子距離Ｌ１の単位距離あたりの必要ゲインを求める。この単位が［ｄＢ／ｍｍ］で表される探触子距離Ｌ１の単位距離あたりの必要ゲインを、以後減衰率と呼ぶ。この減衰率を用いて、欠陥の存在位置が、仮に基準欠陥距離：２００ｍｍにあるとした場合において、欠陥エコー高さを目盛板８０％の高さにする必要ゲインへの換算値であるゲインＨ８０ｓｔを求める。
【００６７】
図７は、ゲインＨ８０ｓｔと欠陥深さとの関係である検量線を示す図である。欠陥深さと得られたゲインＨ８０ｓｔとの関係を、最小２乗法を用いて直線近似することによって、検量線が求められる。図７中のライン３２が前述のようにして得られた検量線３２であり、欠陥深さとゲインＨ８０ｓｔとの間には、高い相関のあることが認められる。なお、直線近似による欠陥深さは、次式（１）によって与えられる。
ｙ＝−０．９７９１・ｘ＋６８．１６　　　　　　　　　　　…（１）
ここで、ｘ：ゲインＨ８０ｓｔ［ｄＢ］
ｙ：欠陥深さ［ｍｍ］
【００６８】
このように、探傷検査によって検出された欠陥のゲインＨ８０と減衰率とを用いてゲインＨ８０ｓｔを求め、さらに式（１）に基づいて欠陥深さを知ることができる。
【００６９】
前述の式（１）に基づく検量線によって推定される欠陥深さと、実測の欠陥深さとでは、若干の差違が存在する。その理由は、以下のようである。すり鉢状欠陥は、その深さが異なるとき、ＳＨ波の伝播方向に直交する仮想平面に投影される欠陥面積の大きさも異なる。欠陥からの反射波の音圧は、この欠陥面積の大きさの影響を受けるので、前記検量線に基づく欠陥深さの推定精度が若干低下する。そこで本発明の他の態様では、欠陥１６の反射波についての実測音圧である必要ゲインと、該欠陥１６が検出されたビーム路程（以後、単に路程と略称する）とを用いて補正し、精度良く欠陥深さを推定する方法を提案する。本実施態様では、主として腐食を想定する欠陥１６からの反射波の強さＨａを、管体１２中のＳＨ波の減衰率αと欠陥１６からの反射波の現れる路程Ｌｂとを用いて補正することによって、反射波の相対強さＨｒを求め、この反射波の相対強さＨｒから、予め作成した反射波の相対強さＨｒと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて、管体１２の減肉値である欠陥深さＣｄを推定する。
【００７０】
図８は、本発明の他の態様に用いられる超音波探傷装置２４の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。超音波探傷装置２４は、先の図１に示す装置と同一であり、図１では、超音波探傷装置２４の外部構成について説明したけれども、図８では、欠陥深さＣｄの推定動作を行う超音波探傷装置２４の電気的構成について説明する。
【００７１】
超音波探傷装置２４は、前述の探触子１１と、探触子１１で検出される欠陥１６からの実測必要ゲインである反射波の強さＨａを、管体１２中のＳＨ波の減衰率αと欠陥１６からの反射波の現れる路程Ｌｂとを用いて補正することによって反射波の相対強さＨｒを演算する演算手段８１と、予め作成される反射波の相対強さＨｒと管体外周面における欠陥深さとの関係をストアする記憶手段８２と、演算手段８１によって演算される反射波の相対強さＨｒと、記憶手段８２から読出される反射波の相対強さＨｒと管体外周面における欠陥深さとの関係とに基づいて欠陥深さの推定値Ｃｄを求めて出力する欠陥深さ推定手段８３と、欠陥深さ推定手段８３による出力に応じて欠陥深さの推定値を表示する表示手段である前記表示部２１とを含む構成である。演算手段８１、記憶手段８２および欠陥深さ推定手段８３は、処理回路８４であるたとえばマイクロコンピュータに一体的に搭載される。
【００７２】
演算手段８１は、演算回路であり、前記反射波の強さＨａと路程Ｌｂとから、式（２）に示す演算を実行して反射波の相対強さＨｒを算出する。
Ｈｒ＝Ｈａ＋α×（ＬＦ−Ｌｂ）　　　　　　　　　　　　　…（２）
ここで、ＬＦ：予め定める補正距離定数
【００７３】
記憶手段８２は、たとえばＲａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ（略称ＲＡＭ）などによって実現されるメモリである。記憶手段８２に予めストアされる反射波の相対強さＨｒと管体外周面における欠陥深さとの関係は、本実施の態様では、反射波の相対強さＨｒを欠陥深さＣｄに補正する補正式（３）である。
Ｃｄ＝ａ１×Ｈｒ＋ｂ１　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
ここで、ａ１：補正係数
ｂ１：定数
【００７４】
欠陥深さ推定手段８３は、本実施の態様ではもう一つの演算手段として動作する。演算手段８１によって反射波の相対強さＨｒが算出されると、欠陥深さ推定手段８３は、メモリ８２から補正式（３）を読出して演算を実行し、欠陥深さＣｄを求める。算出結果である欠陥深さＣｄを欠陥深さ推定値Ｃｄとして出力し、表示部２１に表示する。
【００７５】
前述のように、欠陥深さの推定値は前記欠陥面積の影響を受けるので、欠陥１６が、管体１２の周方向に細長く延びる形状を有するとき、すなわち欠陥深さの推定に対して欠陥面積がより強く影響を及ぼす場合、欠陥深さ推定値Ｃｄに対してさらなる補正をすることが望ましい。したがって、欠陥深さ推定手段８３は、探触子１１を管体１２の周方向に走査させることによって得られる欠陥の周方向長さＬｃを用いて、補正式（３）によって得られる欠陥深さ推定値Ｃｄをさらに補正し、補正後の値Ｃｄｉを新たな欠陥深さ推定値Ｃｄｉとして出力することができるように構成されてもよい。
【００７６】
このとき、欠陥深さ推定値Ｃｄを新たな欠陥深さ推定値Ｃｄｉとするための両者の関係は、下記補正式（４）として先のメモリ８２にストアされる。欠陥深さ推定手段８３は、ユーザーである検査者の選択指示に応じて、メモリ８２から式（４）を読出して演算を実行し、欠陥深さ推定値Ｃｄｉを求める。欠陥１６が、管体１２の周方向に細長い欠陥であるとき、欠陥深さ推定値Ｃｄをさらに補正して得られる新たな欠陥深さを欠陥深さ推定値Ｃｄｉとすることによって、一層精度高く欠陥深さを求めることができる。
Ｃｄｉ＝Ｃｄ／（ａ２×Ｌｃ＋ｂ２）　　　　　　　　　　　…（４）
ここで、ａ２：補正係数
ｂ２：定数
【００７７】
被検査体である管体１２は、配管施工された場合、橋台や架台などに固設されるけれども、橋台や架台に対する固設には物理的拘束部材の用いられることが多い。超音波の一種であるＳＨ波の界面における反射率は、管体１２および管体１２の外周面１３に接して存在する物質の密度ρ、音速ｃ、音響インピーダンスｚ（＝ρｃ）の影響を受けるとされる。管体１２の外周面１３に接して存在する物質が、たとえば大気のようにρ、ｃ、ｚが小さい物質である場合と、たとえばコンクリートのようにρ、ｃ、ｚが大きい物質である場合とでは、管体１２と大気またはコンクリートとの界面におけるＳＨ波の反射の状態は大きく異なる。したがって、管体１２の外周面１３であって、物理的拘束部材との界面に存在する欠陥を、精度良く充分な感度で識別検出するためには、探傷検査条件、主として探触子１１の設定を適切なものにしなければならない。
【００７８】
本発明の他の実施の態様では、管体１２の外周面１３に物理的拘束が無いとき、または管体１２の外周面１３にρ、ｃ、ｚの小さいゴム、布、ジュート、ヤーン、木材、樹脂、ウレタンおよび発泡スチロールからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、探触子１１に備わる振動子の発振周波数が０．５〜１ＭＨｚ、寸法が１０×１０〜２０×２０ｍｍ、探触子１１から管体１２へのＳＨ波の入射角度が、８０〜９０度に設定される。
【００７９】
図９は、管体１２にρ、ｃ、ｚの小さい材質の物理的拘束部材８５が設けられた場合の音圧測定方法および結果を示す図である。図９（ａ）では、管体１２の外周面１３に欠陥１６を形成し、欠陥１６の形成された部位の管体１２外周面上にゴムを充填して物理的拘束部材８５とし、欠陥１６からの反射波の音圧を測定する方法の概略を示す。探触子１１の発振周波数０．５ＭＨｚ、振動子寸法２０×２０ｍｍ、管体１２への入射角度９０度に設定し、探触子距離を２００〜２０００ｍｍに変化させて欠陥１６からの反射波をエコー高さ８０％とする必要ゲインを求めた結果を、図９（ｂ）のライン８６に示す。図９（ｂ）には、管体１２に全く物理的拘束部材を設けない以外は、前述と同様に設定にして欠陥１６からの反射波をエコー高さ８０％とする必要ゲインを求めた結果も合わせてライン８７に示す。
【００８０】
図９（ｂ）に示すように、物理的拘束部材８５の設けられる場合のライン８６と、物理的拘束部材の全く設けられない裸管の場合のライン８７とは、ほぼ同一の音圧を示す。しかも必要ゲインは、探触子距離の長い２０００ｍｍにおいても７０ｄＢ以下であり、良好な感度で欠陥１６を検出することができる。すなわち、物理的拘束部材のρ、ｃ、ｚが小さいとき、物理的拘束部材８５の存在は、欠陥１６の検出精度に影響を及ぼさない。
【００８１】
したがって、ＳＨ波の管体１２に対する入射角度を、管体１２の外周面近傍の表層部のみを伝播し、ほぼ表面波となる角度８０〜９０度にしても欠陥１６の検出精度を高く維持することができる。ＳＨ波をほぼ表面波としても欠陥１６の検出精度を高く維持できるので、ＳＨ波の周波数を減衰しにくい０．５〜１ＭＨｚの範囲にし、発振音圧を大きくすることができるように振動子の寸法を１０×１０〜２０×２０ｍｍの大きめにして、欠陥１６の検出感度も高くすることができる。
【００８２】
本発明のさらに他の実施の態様では、管体１２の外周面１３にρ、ｃ、ｚの大きいモルタル、コンクリートおよび樹脂モルタルからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、探触子１１に備わる振動子の発振周波数が１〜５ＭＨｚ、寸法が５×５〜１０×１０ｍｍ、探触子１１から管体１２へのＳＨ波の入射角度が、６０〜８０度に設定される。
【００８３】
図１０は、管体１２にρ、ｃ、ｚの大きい材質の物理的拘束部材８８が設けられた場合の探傷検査方法および結果を示す図である。図１０（ａ）では、管体１２の外周面１３に欠陥１６を形成し、欠陥１６の形成された部位の管体１２外周面上に樹脂モルタルを充填して物理的拘束部材８８とし、欠陥１６を探傷検査する方法の概略を示す。発振周波数０．５ＭＨｚおよび振動子寸法２０×２０ｍｍの探触子１１については、管体１２への入射角度９０度に設定し、発振周波数２ＭＨｚおよび振動子寸法５×５ｍｍの探触子１１については、管体１２への入射角度が４５度、７０度、９０度のものを準備し、探触子距離を２００ｍｍ一定にして欠陥１６からの反射波のエコー高さを求めた。各探触子１１について、入射角度９０度における管体１２の探傷検査結果を図１０（ｂ）に示す。
【００８４】
図１０（ｂ）のライン８９に示すように、探触子１１が周波数２ＭＨｚ、寸法５×５ｍｍであるとき、探触子距離２００ｍｍ付近において、欠陥１６（図１０（ａ）中のＢ部）からの反射エコーが明瞭に観測される。しかしながら、図１０（ｂ）のライン９０に示すように、探触子１１が周波数０．５ＭＨｚ、寸法２０×２０ｍｍであるとき、欠陥１６からの反射エコーのみならず、管体１２の外周面１３に物理的拘束部材８８が設けられた部位と、設けられていない部位との境界（図１０（ａ）中のＡ部およびＣ部）からの反射エコーも観測されている。このように、周波数０．５ＭＨｚ、寸法２０×２０ｍｍの探触子１１を用いて入射角度９０度で探傷検査すると、欠陥１６の識別性能、すなわち検出精度が低くなる。
【００８５】
図１１は、管体１２に異なる角度でＳＨ波を入射させて探傷検査する方法を示す図である。前述のように、周波数２ＭＨｚ、寸法５×５ｍｍで入射角度が４５度、７０度、９０度の探触子１１をそれぞれ準備し、各入射角度で腐食を模して形成した欠陥１６を探傷し、物理的拘束部材８８である樹脂モルタルと管体１２の外周面１３との界面からの反射エコー（界面エコー）高さに対する欠陥１６からの反射エコー（欠陥エコー）高さの比（欠陥エコー／界面エコー：便宜上強度比と呼ぶ）を比較した。結果を表２に示す。
【００８６】
入射角度４５度の場合、単位ビーム路程におけるスキップ数が増加するので、管体１２の内外周面における反射損失が増大して強度比が低下する。入射角度９０度の場合、先の図１０（ｂ）に示すように物理的拘束部材８８が設けられた部位と設けられない部位との境界における反射損失が発生するので、強度比が低下する。入射角度が６０〜８０度の間にある７０度の場合、単位ビーム路程あたりのスキップ数も少なく、前記境界での反射損失も発生しないので、０．８を超える強度比が得られ、良好な欠陥検出感度を実現することができる。
【００８７】
【表２】
2004003996.tif 000004
【００８８】
以下に本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
ＪＩＳ　Ｇ３４５２に規定される鋼管ＳＧＰ２００Ａを被検査体である管体として準備し、管体には、深さ：１．０〜５．８ｍｍ、直径：５〜２０ｍｍの組合せからなる６種類の寸法を有する腐食を模した欠陥を形成した。発振周波数：０．５〜２ＭＨｚ、振動子寸法：１０×１０〜２０×２０ｍｍの組合せからなり、管体へのＳＨ波の入射角度が９０度になるように設定された５種類の探触子を用い、探触子距離Ｌ１を近距離から２０００ｍｍまで変化させて、管体に形成された前記腐食を模した欠陥を探傷検査した。前述の管体の種類、各欠陥寸法および探触子の種類とともに、超音波探傷装置本体と探触子接触媒質とを合わせて表３に示す。
【００８９】
図１２〜図１７は、ＳＨ波による管体の探傷検査結果を示す図である。図１２は寸法（深さ，直径）が（１．０，１０）の欠陥に関する探傷検査結果を示し、図１３は寸法が（３．０，１０）の欠陥に関する探傷検査結果を示し、図１４は寸法が（１．０，２０）の欠陥に関する探傷検査結果を示し、図１５は寸法が（３．０，２０）の欠陥に関する探傷検査結果を示し、図１６は寸法が（５．８，５）の欠陥に関する探傷検査結果を示し、図１７は寸法が（５．８，１０）の欠陥に関する探傷検査結果を示す。
【００９０】
図１２〜図１７の探傷検査結果に見られるように、本発明範囲に含まれる発振周波数：０．５〜１ＭＨｚおよび振動子寸法：１０×１０〜２０×２０ｍｍの範囲にある探触子を用いた場合、探触子距離Ｌ１が、６００ｍｍ以上で少なくとも１５００ｍｍまでの範囲では、必要ゲインが９０ｄＢ以下であり、超音波探傷検査に適用し得る充分な探傷感度にて欠陥検出が可能であった。特に、図１２〜図１７中において黒４角印および黒丸印にて示す発振周波数が０．５〜１ＭＨｚであって振動子寸法が１０×１０ｍｍのものに限定すれば、探触子距離Ｌ１が２０００ｍｍにおいても、必要ゲインは９０ｄＢ以下であり、超音波探傷検査に適用し得る充分な探傷感度にて欠陥検出が可能であった。なお発振周波数が０．５〜１ＭＨｚであって振動子寸法が１０×１０ｍｍの探触子によれば、探触子距離Ｌ１：４０００ｍｍまでの探傷検査が可能であることを確認した。
【００９１】
以上のように、探触子距離Ｌ１が６００ｍｍ以上設けられる領域においては、充分に探傷可能な感度であり、ほぼ一様な必要ゲインの得られていることから、探触子を管体の円周方向に走査することなく、管体の全周を探傷検査できることが判る。
【００９２】
【表３】
2004003996.tif 000005
【００９３】
（実施例２）
ＪＩＳ　Ｇ３４５２に規定される鋼管ＳＧＰ１５０Ａを被検査体である管体として準備し、管体には、深さ：２．４〜５．０ｍｍの４種類の寸法を有する腐食を模したすり鉢状単独欠陥を形成した。発振周波数：０．５ＭＨｚ、振動子寸法：２０×２０ｍｍからなり、管体へのＳＨ波の入射角度が９０度になるように設定された探触子を用い、探触子距離Ｌ１を２００〜１０００ｍｍまで変化させて、管体に形成された前記腐食を模したすり鉢状単独欠陥を探傷検査し、欠陥深さ推定の精度を試験した。
【００９４】
前述のように探触子距離Ｌ１が６００ｍｍ以下では、必要ゲインと探触子距離Ｌ１との間にほぼ線形関係が成立つので、本実施例では、この線形関係成立範囲内において予め定める補正距離定数Ｌｂを５００ｍｍに定め、前記式（２）に基づいて欠陥からの反射波の相対強さＨｒを求めた。なお、鋼管ＳＧＰ１５０Ａの減衰率αには、予め実験によって求めた０．０３３ｄＢ／ｍｍを用いた。さらに、補正係数ａ１＝−０．１６および定数ｂ１＝１４．７を用いて、前記式（３）に基づき、すり鉢状単独欠陥の欠陥深さＣｄを推定した。
【００９５】
本実施例における補正係数ａ１＝−０．１６および定数ｂ１＝１４．７は、前述の装置設定において、予めすり鉢状単独欠陥の深さ実測値と反射波の相対強さＨｒとの関係から経験則に基づいて定めたものである。したがって、補正係数ａ１および定数ｂ１は、前記の値に限定されるものではなく、探傷検査対象となる管体の種類および装置設定に応じて適宜定められる。
【００９６】
得られた欠陥深さ推定値Ｃｄを表４および図１８に示す。なお、図１８中では、欠陥は腐食を模していることから、欠陥深さを腐食深さと表記した。図１８は、腐食深さの実測値と推定値Ｃｄとの関係を示す図である。表４では、すり鉢状欠陥の実際の深さ、ビーム路程Ｌｂおよび反射波の強さＨａ（表４中では必要ゲインと表記）も合わせて示す。図１８に示すように、腐食深さ推定値Ｃｄは、腐食深さ実測値と高い相関を示し、実測値よりもわずかに大きめの推定結果であるけれども、精度よく欠陥深さを推定することができた。このようにして求められた欠陥深さ推定値Ｃｄは、超音波探傷検査装置２４に備わる表示部２１に表示される。
【００９７】
【表４】
2004003996.tif 000006
【００９８】
（実施例３）
鋼管ＳＧＰ１５０Ａ、２００Ａおよび３００Ａを被検査体である管体として準備し、管体には、深さ：１．４〜６．９ｍｍの３種類の寸法を有する腐食を模した周方向に広い欠陥を形成した。周方向に広い欠陥とは、管体の周方向に長径を有する楕円もしくは長孔状に形成される欠陥をいい、本実施例では周方向長さＬｃを８０〜１６０ｍｍに形成した。探傷検査するべき欠陥に前述のものを用い、探傷検査装置２４に備わる欠陥深さ推定手段８３に、欠陥の周方向長さＬｃを用いて前記欠陥深さ推定値Ｃｄをさらに前記補正式（４）で補正する構成のものを用いた以外は、実施例２と同様にして探傷検査し、欠陥深さ推定値Ｃｄｉを求めて、欠陥深さの推定精度を試験した。
【００９９】
本実施例では、補正係数ａ２＝−０．０１９および定数ｂ２＝３．７を用いて、前記式（４）に基づき、周方向に広い欠陥の欠陥深さ推定値Ｃｄｉを求めた。本実施例における補正係数ａ２＝−０．０１９および定数ｂ２＝３．７は、前述の実施例２と同様に、予め周方向に広い欠陥の深さ実測値と欠陥深さ推定値Ｃｄとの関係から経験則に基づいて定めたものである。したがって、補正係数ａ２および定数ｂ２は、前記の値に限定されるものではなく、探傷検査対象となる管体の種類、装置設定および欠陥形状に応じて適宜定められる。
【０１００】
得られた欠陥深さ推定値Ｃｄｉを表５および図１９に示す。なお、図１９中でも、欠陥は腐食を模していることから、欠陥深さを腐食深さと表記した。図１９は、腐食深さの実測値と推定値Ｃｄｉとの関係を示す図である。表５では、周方向に広い欠陥の実際の深さ、ビーム路程Ｌｂ、反射波の強さＨａ（表５中では必要ゲインと表記）および欠陥の周方向長さＬｃも合わせて示す。図１９に示すように、腐食深さ推定値Ｃｄｉは、腐食深さ実測値と極めて高い相関を示し、一層高い精度で欠陥深さを推定することができた。
【０１０１】
【表５】
2004003996.tif 000007
【０１０２】
（実施例４）
図２０〜図２２は、本発明の超音波探傷検査方法を実際の配管施工された管体の探傷検査に適用した例を模式的に示す図である。
【０１０３】
図２０には、河川４１を跨ぐように配管施工された管体４２の超音波探傷検査方法を模式的に示す。河川４１を跨いで配管される管体４２の橋台４３によって支持される架管部４４は露出し、橋台４３に関して架管部４４と反対側の管体４２は、さや管４５に挿入されて堤を構成する土中４６に埋設される。したがって、図２０に示すような場合、架管部４４側にあり露出している管体４２の外周面４８に探触子４７を接触させて、その接触部からＳＨ波を管体４２に入射して探傷検査した。このようにして架管部４４側から土中の埋設部４９側の管体４２に発生する腐食欠陥、たとえばさや管４５と管体４２との隙間をシールするシール部材５０と管体外周面４８との隙間に発生した隙間腐食５１や溶接線５２に発生した孔食５３などを検出することができた。
【０１０４】
図２１には、比較的広い床下空間５５を有する建物の内部へ、建物外部の土中５７から外壁５４を貫通して配管施工された管体５６の超音波探傷検査方法を模式的に示す。建物の外壁５４を貫通して建物の床下空間５５に配管される管体５６は、比較的広い床下空間５５において露出し、外壁５４に関して床下と反対側の建物外部に配管されている管体５６は、土中５７に埋設される。したがって、図２１に示すような場合、建物の比較的広い床下空間５５内にあり露出している管体５６の外周面５９に探触子５８を接触させて、その接触部からＳＨ波を管体５６に入射して探傷検査した。このようにして床下空間５５側から土中５７側にある管体５６に発生する腐食欠陥、たとえば外壁５４の貫通孔に接してその内方に設けられるスリーブ６０とさらにそのスリーブ６０を挿通する管体５６とによって形成される隙間を充填する充填部材６１と管体外周面５９との隙間に発生した隙間腐食６２、また管体５６に施された塗覆装６３と裸部との境界などに発生した孔食６４などを検出することができた。
【０１０５】
図２２には、狭い床下空間６６を有する建物の内部へ、建物外部の土中６８から外壁６５を貫通して配管施工された管体６７の超音波探傷検査方法を模式的に示す。建物の外壁６５を貫通して建物の床下空間６６に配管される管体６７は、狭い床下空間６６において露出し、外壁６５に関して床下と反対側の建物外部に配管されている管体６７は、土中６８に埋設される。したがって、図２２に示すような場合、狭い床下空間６６においては管体６７は露出しているけれども、作業空間を確保することができず探傷検査作業を行うことができないので、探触子６９は、建物の床上において露出している管体６７の外周面７０ａに接触させて、その接触部からＳＨ波を管体６７に入射して探傷検査するとともに、建物外壁６５付近における建物外方の土壌を部分的に掘下げて管体６７を露出させ、その外周面７０ｂに接触させて、その接触部からＳＨ波を管体６７に入射して探傷検査した。このようにして狭い床下空間６６側にある管体６７に発生する前述同様の欠陥７１ａ，７１ｂを検出することができた。
【０１０６】
以上に述べたように、本実施の形態では、管体１２は鋼管であるけれども、これに限定されることなく、管体は超音波を導波することができる材質のもの、たとえば銅管やアルミニウム管なども超音波探傷検査に供することができる。
【０１０７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳＨ波を発振する超音波探触子を管体の外周面に接触させてＳＨ波を管体に入射し、欠陥からの反射波を超音波探触子で検出することによって、管体を探傷検査することができる。超音波探傷検査に用いられるＳＨ波は、光が鏡によって反射するように、何度反射を繰返してもＳＨ波がＳＨ波として反射し、Ｐ波が発生することがない。したがって、ＳＨ波は、異なる種類の音波が干渉し合ってエネルギ減衰を生じることがないので、長い管体の探傷検査に好適に用いることができる。
【０１０８】
ＳＨ波を用いる超音波探傷は、ＳＨ波を発振することのできる超音波探触子を準備することによって、垂直探傷や斜角探傷と同様のコンパクトで簡易な構成で探傷検査をすることができ、ガイド波を用いる探傷検査のような大掛かりな装置を必要としない。また超音波であるＳＨ波を、管体へ入射させ、隠蔽部に対しても容易に送達させることができる。入射されたＳＨ波は、ラム波に比べると管体中における減衰が小さいので、隠蔽部に存在するたとえば腐食欠陥からの反射波を、充分な音圧で検出することが可能になる。
【０１０９】
また本発明によれば、ＳＨ波を発振する超音波探触子を管体の外周面に接触させてＳＨ波を管体に入射し、欠陥からの反射波を超音波探触子で検出することによって、超音波探触子を管体の周方向に走査させることなく管体の全周を検査することができる。ＳＨ波は、ラム波などと同様に被検査体の表面付近を伝播し易い音波であるので、１方向にのみエネルギが集中して伝播すると考えられていたけれども、このＳＨ波を筒状である管体の探傷検査に適用するとき、管体への入射位置からある程度の距離を離隔した位置では、管体の全周にほぼ均一なエネルギ分布で伝播させることができる。したがって、ＳＨ波を発振することのできる超音波探触子を用いるという簡易な手段によって、超音波探触子を管体の周方向に走査させることなく１方向に長い管体の全周を検査することが可能になる。
【０１１０】
また本発明によれば、超音波探触子の振動子の発振周波数が好適な範囲に選択されるので、精度および感度よく欠陥の検出をすることができる。また振動子の寸法が好適な範囲に選択されるので、被検査体が管体のように外周面に曲率を有するものであっても、効率よくＳＨ波を入射させることができる。またＳＨ波は、入射角度が６０〜９０度で管体に入射される。このことによって、６０度未満の小さい角度で入射されるよりも、管体の内外周面における反射によるエネルギの減衰を小さく抑制することができるので、ＳＨ波の入射位置から長い距離を離隔した位置にある欠陥も感度よく検出することができる。
【０１１１】
また本発明によれば、管体の外周面に物理的拘束が無いとき、または管体の外周面にρ、ｃ、ｚの小さいゴム、布、ジュート、ヤーン、木材、樹脂、ウレタンおよび発泡スチロールからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が０．５〜１ＭＨｚ、寸法が１０×１０〜２０×２０ｍｍ、超音波探触子から管体へのＳＨ波の入射角度が８０〜９０度になるように設定される。
【０１１２】
前述のように管体の外周面に物理的拘束が無いか、または管体の外周面に物理的拘束が有るけれどもその材質のρ、ｃ、ｚが小さいと、管体の外周面と物理的拘束部材との界面、または管体の外周面とその外方空間との界面におけるＳＨ波の反射率が高い状態である。このような状態で、管体の外周面に欠陥が存在するとき、管体の外周面におけるＳＨ波の欠陥識別性に対して、物理的拘束部材の存在がほとんど影響を及ぼすことがないので、ＳＨ波の管体に対する入射角度を、管体の外周面近傍の表層部のみを伝播し、ほぼ表面波となる角度８０〜９０度にしても欠陥の検出精度を高くすることができる。ＳＨ波をほぼ表面波としても欠陥の検出精度を高く保持できるので、ＳＨ波の周波数を減衰しにくい０．５〜１ＭＨｚの範囲にし、発振音圧を大きくすることができるように振動子の寸法を１０×１０〜２０×２０ｍｍの大きめにして、欠陥の検出感度も高くすることができる。
【０１１３】
また本発明によれば、管体の外周面にρ、ｃ、ｚの大きいモルタル、コンクリートおよび樹脂モルタルからなる群より選ばれる１または２以上による物理的拘束が有るとき、超音波探触子に備わる振動子の発振周波数が１〜５ＭＨｚ、寸法が５×５〜１０×１０ｍｍ、超音波探触子から管体へのＳＨ波の入射角度が、６０〜８０度に設定される。前述のように管体の外周面に物理的拘束が有り、その材質のρ、ｃ、ｚが大きいと、管体の外周面と物理的拘束部材との界面におけるＳＨ波の反射率が低い状態である。
【０１１４】
このような状態で、ＳＨ波を表面波として管体に入射すると、管体の外周面において、物理的拘束部材を設けた部位と、設けていない部位との界面反射率の差違が大きくなるので、前述の両部位の境界からの反射波を検出し、管体の外周面に存在する欠陥の識別性、すなわち検出精度が低下する。したがって、ＳＨ波の管体に対する入射角度を、管体の外周面に存在する欠陥の検出精度に優れる角度６０〜８０度にし、ＳＨ波の周波数を検出精度の高い１〜５ＭＨｚの範囲にすることによって、検出精度を向上する。振動子寸法は、操作性を向上して検出精度を高める観点から５×５〜１０×１０ｍｍと小さめであることが好ましい。
【０１１５】
また本発明によれば、管体へＳＨ波が入射される位置と、管体の探傷検査されるべき位置との距離が、６００ｍｍ以上設けられる。前記距離が６００ｍｍ以上設けられる位置では、管体に入射されたＳＨ波が管体の全周にほぼ均一なエネルギ分布で伝播するので、超音波探触子を管体の周方向に走査することなく、管体全周の探傷検査をすることができる。
【０１１６】
また本発明によれば、管体の外径が１７０ｍｍ以下であるとき、超音波探触子は、管体の外周面との接触面が、管体の外径と等しい曲率を有する曲面に加工される。このことによって、管体の外径が小さい場合、超音波探触子のＳＨ波を発振して管体に入射させる面と、管体の外周面との接触面積を充分に広く確保して、大きな音圧のＳＨ波を管体に入射させることができるので、高い感度で探傷検査することが可能になる。
【０１１７】
また本発明によれば、超音波探触子に備わる振動子に印加される電圧波形には、スパイク波または矩形波が用いられる。このことによって、ＳＨ波による探傷検査の感度を高くすることができる。なお、電圧波形には、矩形波がより好適に用いられる。
【０１１８】
また本発明によれば、管体に存在する欠陥からの反射波の強さを、管体中のＳＨ波の減衰率と、欠陥からの反射波の現れる路程とを用いて補正することによって、反射波の相対強さを求め、反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて、管体の減肉値である欠陥深さを推定する。このことによって、管体のたとえば腐食寿命を精度良く把握することができるので、管体の補修または交換時期をタイムリーに策定し、無駄のない保守管理を実現することができる。さらに、管体の補修または交換をタイムリーに行なうことによって、漏洩事故を未然に防止することが可能になる。
【０１１９】
また本発明によれば、反射波の相対強さから、予め作成した反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係に基づいて推定される欠陥深さを、超音波探触子を管体の周方向に走査させることによって得られる欠陥の周方向長さを用いてさらに補正するので、一層精度よく管体の減肉値を求めることができる。
【０１２０】
また本発明によれば、欠陥深さを推定するに際し、超音波探触子から管体へＳＨ波が入射される位置と、管体の欠陥深さの推定されるべき位置との距離が、６００ｍｍ以下になるようにして探傷検査される。前記距離が６００ｍｍを超えても欠陥深さの推定値を得ることができるけれども、前記距離が６００ｍｍ以下になるようにして探傷検査することによって、極めて精度の高い欠陥深さ推定値を得ることが可能になる。
【０１２１】
また本発明によれば、ＳＨ波を発振することのできる超音波探触子を備えるという簡単な構成で、隠蔽部を有する管体の探傷検査を可能にし、また管体表面に存在する欠陥からの反射波の相対強さを求め、予め作成される反射波の相対強さと管体外周面における欠陥深さとの関係とに基づいて欠陥深さ推定値を求めることのできる、または該欠陥深さの推定値を欠陥の周方向長さを用いてさらに補正した精度の高い欠陥深さ推定値を得ることのできる超音波探傷検査装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一態様である管体の超音波探傷検査方法の概略を示す図である。
【図２】探触子１１にスパイク波または矩形波を印加して管体１２に存在する欠陥１６からの反射波の音圧を測定する方法の概略を示す図である。
【図３】図２に示す測定方法で検出された欠陥１６からの反射波の音圧を示す図である。
【図４】管体１２の周方向における音圧測定方法の概略を示す図である。
【図５】受信用探触子ＡおよびＢ２５，２６による音圧測定結果を示す図である。
【図６】探触子距離Ｌ１とゲインＨ８０との関係を示す図である。
【図７】ゲインＨ８０ｓｔと欠陥深さとの関係である検量線を示す図である。
【図８】本発明の他の態様に用いられる超音波探傷装置２４の電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図９】管体１２にρ、ｃ、ｚの小さい材質の物理的拘束部材８５が設けられた場合の音圧測定方法および結果を示す図である。
【図１０】管体１２にρ、ｃ、ｚの大きい材質の物理的拘束部材８８が設けられた場合の探傷検査方法および結果を示す図である。
【図１１】管体１２に異なる角度でＳＨ波を入射させて探傷検査する方法を示す図である。
【図１２】ＳＨ波による管体の探傷検査結果を示す図である。
【図１３】ＳＨ波による管体の探傷検査結果を示す図である。
【図１４】ＳＨ波による管体の探傷検査結果を示す図である。
【図１５】ＳＨ波による管体の探傷検査結果を示す図である。
【図１６】ＳＨ波による管体の探傷検査結果を示す図である。
【図１７】ＳＨ波による管体の探傷検査結果を示す図である。
【図１８】腐食深さの実測値と推定値Ｃｄとの関係を示す図である。
【図１９】腐食深さの実測値と推定値Ｃｄｉとの関係を示す図である。
【図２０】本発明の超音波探傷検査方法を実際の配管施工された管体の探傷検査に適用した例を模式的に示す図である。
【図２１】本発明の超音波探傷検査方法を実際の配管施工された管体の探傷検査に適用した例を模式的に示す図である。
【図２２】本発明の超音波探傷検査方法を実際の配管施工された管体の探傷検査に適用した例を模式的に示す図である。
【図２３】河川に対する架管の１例を示す図である。
【符号の説明】
１１　探触子
１２　管体
１５　ＳＨ波
１６　欠陥
１７　超音波探傷装置本体
２１　表示手段
２４　超音波探傷装置
８１　演算手段
８２　メモリ
８３　欠陥深さ推定手段
８４　処理回路
８５，８８　物理的拘束部材
【図１】
2004003996.tif 000008
【図２】
2004003996.tif 000009
【図３】
2004003996.tif 000010
【図４】
2004003996.tif 000011
【図５】
2004003996.tif 000012
【図６】
2004003996.tif 000013
【図７】
2004003996.tif 000014
【図８】
2004003996.tif 000015
【図９】
2004003996.tif 000016
【図１０】
2004003996.tif 000017
【図１１】
2004003996.tif 000018
【図１２】
2004003996.tif 000019
【図１３】
2004003996.tif 000020
【図１４】
2004003996.tif 000021
【図１５】
2004003996.tif 000022
【図１６】
2004003996.tif 000023
【図１７】
2004003996.tif 000024
【図１８】
2004003996.tif 000025
【図１９】
2004003996.tif 000026
【図２０】
2004003996.tif 000027
【図２１】
2004003996.tif 000028
【図２２】
2004003996.tif 000029
【図２３】
2004003996.tif 000030