(57)【要約】【課題】鋼材の全体に渡って肉厚を測定可能な電磁超音波検査装置を提供する。【解決手段】鋼材６に対して相対移動する超音波プローブ２と、ｎ番目の超音波の発振位置における鋼材６上の超音波プローブ２の有効測定範囲と、ｎ＋１番目の発振位置における超音波プローブ２の有効測定範囲とが相互に重なり、かつ重なった面積が有効測定範囲の５０％以上１００％未満になるように、超音波プローブ２を移動させるプローブ移動手段３と、ｎ番目の超音波の発振位置において検出した検出信号と、ｎ＋１番目の超音波の発振位置において検出した検出信号とを、それぞれ時間軸を一致させて相互に加算し、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除する信号処理を行う信号処理部４と、信号処理部４によって処理された検出信号に基づき鋼材の肉厚を算出する計算部５と、を具備してなる電磁超音波検査装置１を採用する。【選択図】図１
2013246046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体である鋼材に対して相対移動させつつ、電磁的な手段によって前記鋼材中に超音波を複数回にわたって間欠的に発生させるとともに、前記鋼材の内部を伝搬した前記超音波の反射波を電磁的な手段で検出して検出信号を得る１または２以上の超音波プローブと、
ｎ番目の前記超音波の発振位置における前記鋼材上の前記超音波プローブの有効測定範囲と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置における前記超音波プローブの有効測定範囲とが相互に重なり、かつ重なった面積が前記有効測定範囲の５０％以上１００％未満になるように、前記鋼材に対して前記超音波プローブを連続的に相対移動させるプローブ移動手段と、
ｎ番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号とを、それぞれ時間軸を一致させて相互に加算し、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除する信号処理を行う信号処理部と、
前記信号処理部によって処理された検出信号に基づき前記鋼材の肉厚を算出する計算部と、
を具備してなることを特徴とする電磁超音波検査装置。
【請求項２】
前記計算部において、前記超音波を発生させた時間と前記超音波の反射波を検出した時間との時間差によって前記鋼材の肉厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の電磁超音波検査装置。
【請求項３】
前記鋼材が鋼管であり、前記プローブ移動手段によって前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において螺旋状に相対移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁超音波検査装置。
【請求項４】
前記プローブ移動手段が、前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において前記鋼管の周方向に沿って移動させるプローブ回転機構と、前記鋼管を管軸方向に沿って移動させる鋼管移動機構とからなることを特徴とする請求項３に記載の電磁超音波検査装置。
【請求項５】
１または２以上の超音波プローブを被検体である鋼材に対して相対移動させながら、電磁的な手段によって前記鋼材中に超音波を複数回にわたって間欠的に発生させるとともに、前記鋼材内部を伝搬した超音波の反射波を電磁的な手段で検出して検出信号を得る段階と、
前記超音波プローブによって間欠的に検出された複数の前記検出信号を、その時間軸を一致させて相互に加算するともに、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除する信号処理を行う段階と、
信号処理された前記検出信号に基づき前記鋼材の肉厚を算出する段階と、からなり、
ｎ番目の前記超音波の発振位置における前記鋼材上の前記超音波プローブの有効測定範囲と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置における前記超音波プローブの有効測定範囲とが相互に重なり、かつ重なった面積が前記有効測定範囲の５０％以上１００％未満になるように、前記鋼材に対して前記超音波プローブを連続的に相対移動させるとともに、ｎ番目及びｎ＋１番目の各発振位置において前記超音波を１回または２回以上発振し、
前記の信号処理を行う段階において、ｎ番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号とを、それぞれ時間軸を一致させて相互に加算し、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除する信号処理を行うことを特徴とする鋼材の電磁超音波検査方法。
【請求項６】
前記超音波を発生させた時間と前記超音波の反射波を検出した時間との時間差によって前記鋼材の肉厚を算出することを特徴とする請求項５に記載の電磁超音波検査方法。
【請求項７】
前記鋼材が鋼管であり、前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において螺旋状に相対移動させることを特徴とする請求項５に記載の電磁超音波検査方法。
【請求項８】
前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において前記鋼管の周方向に沿って移動させるとともに、前記鋼管を管軸方向に沿って移動させることを特徴とする請求項６に記載の電磁超音波検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して鋼材等の肉厚及び疵深さ検出を行う超音波検査装置及び超音波検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼材の内部欠陥や肉厚を非破壊で検出する方法として電磁超音波検査法が知られている。電磁超音波検査法は、プローブを被検体である鋼材の一面に対向させて、電磁的手段により鋼材内部において超音波を発生させ、この超音波を鋼材中に伝播させ、欠陥部または鋼材の他面での超音波の反射波をエコーとして検出することで、鋼材内部の欠陥や板厚を計測しようとするものである。
【０００３】
下記特許文献１には、被検体中を伝搬する超音波の偏向方向を任意に変えられる手段と、異なる偏向方向の超音波から得られる超音波の出力信号を時間軸を一致させて相互に加算する手段とを備えた電磁超音波検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８１０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで鋼材には、その製造工程において表面に微小な疵が発生する場合がある。この微小な疵の周囲では鋼材の肉厚が変動している。この鋼材の肉厚の変動領域に電磁超音波検査装置のプローブの有効測定範囲が重なった場合の超音波の反射波には、鋼材内部を伝搬した後に当該表面で反射されたエコーと、鋼材内部を伝搬した後に当該表面の疵によって反射されたエコーとが混在することになる。鋼材の肉厚を測定しようとする際にこれらのエコーが重なってしまうと、検出すべき表面からのエコーが他のエコーと干渉して、信号レベルとノイズレベルとの間に差がなくなり、信号検出が困難になって肉厚を測定できなくなる問題があった。
【０００６】
特に、鋼管のように高い品質が要求されるような鋼材では、鋼管の全長全周に渡る肉厚測定が一部又は全部において不可能になって、製品保証をすることが困難になる場合があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、鋼材の全体に渡って肉厚を測定することが可能な電磁超音波検査装置及び鋼材の電磁超音波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】
【０００８】
［１］  被検体である鋼材に対して相対移動させつつ、電磁的な手段によって前記鋼材中に超音波を複数回にわたって間欠的に発生させるとともに、前記鋼材内部を伝搬した前記超音波の反射波を電磁的な手段で検出して検出信号を得る１または２以上の超音波プローブと、
ｎ番目の前記超音波の発振位置における前記鋼材上の前記超音波プローブの有効測定範囲と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置における前記超音波プローブの有効測定範囲とが相互に重なり、かつ重なった面積が前記有効測定範囲の５０％以上１００％未満になるように、前記鋼材に対して前記超音波プローブを連続的に相対移動させるプローブ移動手段と、
ｎ番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号とを、それぞれ時間軸を一致させて相互に加算し、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除する信号処理を行う信号処理部と、
前記信号処理部によって処理された検出信号に基づき前記鋼材の肉厚を算出する計算部と、を具備してなることを特徴とする電磁超音波検査装置。
［２］  前記計算部において、前記超音波を発生させた時間と前記超音波の反射波を検出した時間との時間差によって前記鋼材の肉厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の電磁超音波検査装置。
［３］  前記鋼材が鋼管であり、前記プローブ移動手段によって前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において螺旋状に相対移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁超音波検査装置。
［４］  前記プローブ移動手段が、前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において前記鋼管の周方向に沿って移動させるプローブ回転機構と、前記鋼管を管軸方向に沿って移動させる鋼管移動機構とからなることを特徴とする請求項３に記載の電磁超音波検査装置。
［５］  １または２以上の超音波プローブを被検体である鋼材に対して相対移動させながら、電磁的な手段によって前記鋼材中に超音波を複数回にわたって間欠的に発生させるとともに、前記鋼材内部を伝搬した超音波の反射波を電磁的な手段で検出して検出信号を得る段階と、
前記超音波プローブによって間欠的に検出された複数の前記検出信号を、その時間軸を一致させて相互に加算するともに、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除する信号処理を行う段階と、
信号処理された前記検出信号に基づき前記鋼材の肉厚を算出する段階と、からなり、
ｎ番目の前記超音波の発振位置における前記鋼材上の前記超音波プローブの有効測定範囲と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置における前記超音波プローブの有効測定範囲とが相互に重なり、かつ重なった面積が前記有効測定範囲の５０％以上１００％未満になるように、前記鋼材に対して前記超音波プローブを連続的に相対移動させるとともに、ｎ番目及びｎ＋１番目の各発振位置において前記超音波を１回または２回以上発振し、
前記の信号処理を行う段階において、ｎ番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号と、ｎ＋１番目の前記超音波の発振位置において検出した検出信号とを、それぞれ時間軸を一致させて相互に加算し、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除する信号処理を行うことを特徴とする鋼材の電磁超音波検査方法。
［６］  前記超音波を発生させた時間と前記超音波の反射波を検出した時間との時間差によって前記鋼材の肉厚を算出することを特徴とする請求項５に記載の電磁超音波検査方法。
［７］  前記鋼材が鋼管であり、前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において螺旋状に相対移動させることを特徴とする請求項５に記載の電磁超音波検査方法。
［８］  前記超音波プローブを前記鋼管の外周面上において前記鋼管の周方向に沿って移動させるとともに、前記鋼管を管軸方向に沿って移動させることを特徴とする請求項６に記載の電磁超音波検査方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電磁超音波検査装置及び電磁超音波検査方法によれば、プローブ移動手段によって超音波プローブを連続的に相対移動させながら、信号処理部において、ｎ番目の超音波の発振位置において検出した検出信号と、ｎ＋１番目の超音波の発振位置において検出した検出信号とを、それぞれ時間軸を一致させて相互に加算し、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除するので、検出信号におけるＳＮ比を高めることができ、鋼材の肉厚に由来するシグナルを確実に検出できる。
これにより、鋼材の全体に渡って確実に肉厚を測定することができる。
また、鋼管のように高い品質が要求されるような鋼材に適用した場合には、鋼管の全長全周に渡って肉厚測定を確実に行うことができる。
【００１０】
また、本発明の電磁超音波検査装置及び鋼材の電磁超音波検査方法によれば、超音波を発生させた時間と超音波の反射波を検出した時間との時間差によって鋼材の肉厚を算出するので、鋼材の肉厚を迅速に計測できる。
【００１１】
更に、本発明の電磁超音波検査装置及び鋼材の電磁超音波検査方法によれば、被検体が鋼管であり、超音波プローブを鋼管の外周面上において螺旋状に相対移動させるので、鋼管の全周方向及び全長方向に渡って肉厚を測定できる。
【００１２】
更にまた、本発明の電磁超音波検査装置及び鋼材の電磁超音波検査方法によれば、超音波プローブを鋼管の外周面上を周方向に沿って移動させるとともに、鋼管を管軸方向に沿って移動させるので、鋼管と超音波プローブとの相対位置を精度よく制御することができ、鋼管における肉厚の測定箇所を鋼管毎に常に一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態である電磁超音波検査装置を鋼管の管軸方向からみた模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態である電磁超音波検査方法における超音波の検出信号の波形を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態である電磁超音波検査方法を説明する模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態である電磁超音波検査方法を説明する部分拡大模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態である電磁超音波検査方法における超音波の検出信号の波形を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態である電磁超音波検査方法におけるカバー率とカップリング率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１及び図３に示すように、本実施形態の電磁超音波検査装置１は、鋼材に対して相対移動する２つの超音波プローブ２と、鋼材に対して超音波プローブ２を相対移動させるプローブ移動手段３と、超音波プローブ２から出力された検出信号の処理を行う信号処理部４と、信号処理部４によって処理された検出信号に基づき鋼材の肉厚を算出する計算部５と、を備えている。図１及び図３では、鋼材の一例として鋼管６を例示している。
【００１５】
超音波プローブ２には、励磁コイル２ａと送受信コイル２ｂとが備えられている。超音波プローブ２は、励磁コイル２ａによって静磁界Ｈを形成させる。また、超音波プローブ２は、形成された静磁界Ｈ中に鋼管６を侵入させたときに、鋼管６の外周面６ａに送受信コイル２ｂが対向して配置させるようになっている。そして、送受信コイル２ｂによって、鋼管６の外周面６ａに渦電流Ｅを発生させ、静磁界Ｈと渦電流Ｅとの相互作用によりローレンツ力を働かせ、鋼管６の内部に超音波を発振させる。超音波プローブ２は、超音波を複数回にわたって間欠的に発振させることが可能とされている。また、送受信コイル２ｂは、超音波を発振させるだけでなく、鋼管６の内部を伝搬した超音波の反射波を検出して検出信号を得ることが可能とされている。また、超音波プローブ２の個数は、図１の例では２つの例が示されているが、１または２以上であればよい。
【００１６】
プローブ移動手段３は、超音波プローブ２を鋼管６の外周面６ａ上において鋼管６の周方向に沿って移動させるプローブ回転機構３ａと、鋼管６を管軸方向に沿って移動させる鋼管移動機構とから構成される。プローブ回転機構３ａは、図１に示すように、鋼管６の外周側に配置されたリング状の回転体を例示できる。このリング状の回転体３ａの内周面に超音波プローブ２が保持されている。超音波プローブ２は、その先端にある送受信コイル２ｂが鋼管６の外周面６ａに対向するように回転体３ａの内周面に保持されている。また、鋼管移動機構は図１、図３には図示されていないが、鋼管６を乗せて管軸方向に移動可能な台車を例示できる。図３に示すように、プローブ回転機構３ａによって外周面を周方向に移動させつつ、鋼管移動機構によって鋼管６を管軸方向に沿って移動させることで、超音波プローブ２を鋼管６の管軸方向一端側から他端側に向けて、外周面６ａ上において螺旋状に相対移動させる。
【００１７】
プローブ移動手段３によって超音波プローブ２を外周面６ａに対して螺旋状に相対移動させつつ、超音波プローブ２によって一定の周期で間欠的に超音波を発振させることで、ｎ番目の発振位置、ｎ＋１番目の発振位置、ｎ＋２番目の発振位置、というように、鋼管６の外周面６ａ上の複数の発振位置において超音波を発振する。このとき、図４に示すように、ｎ番目の超音波の発振位置における鋼管６の外周面６ａ上の超音波プローブ２の有効測定範囲Ｓｎと、ｎ＋１番目の超音波の発振位置における超音波プローブ２の有効測定範囲Ｓｎ＋１とが相互に重なり、かつそれらの重なった面積Ｓｘが有効測定範囲ＳｎまたはＳｎ＋１の５０％以上１００％未満になるように、鋼管６に対して超音波プローブ２を連続的に相対移動させるようになっている。ｎは１以上の整数である。超音波プローブ２が鋼管６の一端側から他端側に至るまでの間、各発振位置における有効測定範囲同士を部分的に重ねさせるように、超音波プローブ２の超音波の発振時期と超音波プローブの移動量を調整する。また、超音波プローブ２の有効測定範囲とは、超音波を１回発振しかつその反射波を受信したときに、肉厚を測定可能な鋼管上の領域をいう。また、超音波プローブ２は、上記の一定の周期によらず、各発振位置において超音波を１回または２回以上発振することができるようになっている。
【００１８】
次に、信号処理部４は、超音波プローブ２によって間欠的に検出された複数の検出信号を、その時間軸を一致させて相互に加算するともに、その加算後の検出信号を加算した検出信号の数で除する信号処理を行うものである。また、計算部５は、信号処理部４によって処理された検出信号に基づき鋼管の肉厚を算出するものである。信号処理部４及び計算部５における処理の内容は後述する。
【００１９】
次に、本実施形態の電磁超音波検査方法について説明する。
本実施形態の電磁超音波検査方法では、まず、超音波プローブ２によって鋼管６の内部において超音波（入射波）を発生させ、この入射波を鋼管６の内部に伝搬させる。入射波は、外周面から内周面に向けて最短距離を移動する方向に伝搬させる。具体的には、鋼管の直径の半径方向と平行な方向に沿って伝搬させる。超音波の伝搬方向を任意の方向にすると、鋼管６の肉厚を正確に測定できないので好ましくない。入射波が鋼管の内周面６ｂに到達すると、内周面６ｂにおいて反射されて反射波となる。この反射波を送受信コイル２ｂで検知する。超音波を発振してから検知するまでの所要時間と鋼中の超音波の音速V［m／s］との積により、鋼管６の肉厚を算出する。これを模式的に表したものが図２であり、入射波１１の発振後、ノイズレベルから適当な高さに設定したゲート１３に反射波１２が到達するまでの時間を計算する事で、肉厚を算出する。
【００２０】
超音波プローブ２を鋼管６の外周面６ａに対して螺旋状の軌跡に沿って移動させつつ、超音波の発振と検出を一定周期で複数回に渡って繰り返すことで、鋼管６の全周全長における肉厚を測定する。図３には、鋼管６に対する超音波プローブ２の相対移動の様子を図示している。図３中、ｘ軸方向は鋼管６の管軸方向であり、ｙ軸方向は鋼管６の周方向の接線方向である。
【００２１】
図１及び図３に示すように、超音波プローブ２の送受信コイル２ｂによって渦電流Ｅをある一定周期で発生させる。この周期を本明細書ではパルス密度ｆ［ｐ／s］と呼ぶ。鋼管６が管軸方向移動する速度をＶｘ［ｍ／ｓ］とすると、ｘ軸方向に1パルス毎に進む距離ＬｘはＬｘ＝Ｖｘ／ｆ［ｍ／ｐ］となる。また、鋼管６の回転速度をＶｒ［ｍ／s］とすると、ｙ軸方向に進む距離ＬｙはＬｙ＝Ｖｒ／ｆ［ｍ／ｐ］となる。ここで本実施形態では鋼管６が回転するのではなく、回転体３ａを回転数N［rpm］で回転させる方式を採用するので、見掛け上の回転速度Ｖｒは、Ｖｒ＝πψＤＮ／６０［ｍ／s］となる。ψＤは鋼管の外径［ｍｍ］である。これらＬｘ、Ｌｙの合成成分に対する、直径ｄ［ｍｍ］のプローブ有効測定範囲Ｓｎ、Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋２、…で覆われる面積との比がカバー率となる。言い換えると、鋼管６の外周面６ａの全面積に対する、各有効測定範囲Ｓｎ、Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋２、…の面積との比である。カバー率100%以上とするためにはψＤ＞Ｌｘ＋Ｌｙとすればよい。カバー率が１００％未満では、鋼管６の全周全長に渡って肉厚を測定できなくなる。
【００２２】
また、カバー率が１００％以上ということは、ｎ番目の超音波の発振位置における鋼管６の外周面６ａ上の超音波プローブ２の有効測定範囲Ｓｎと、ｎ＋１番目の超音波の発振位置における超音波プローブ２の有効測定範囲Ｓｎ＋１とが部分的に相互に重なることになる。有効測定範囲ＳｎまたはＳｎ＋１の面積に対する重なった部分の面積の割合である重複率は、先のカバー率に対応するものとなる。例えばカバー率が１２０％の場合の重複率は２０％になる。このようにカバー率（％）と重複率（％）は、カバー率（％）＝重複率（％）＋１００％の関係にある。本発明では重複率を５０％以上１００％未満にすることが好ましい。カバー率に換算すると、１５０％以上２００％未満の範囲になる。
【００２３】
重複率５０％未満（カバー率が１５０％未満）であると、後述するようにカップリング率が大幅に低下するので好ましくない。また、重複率が１００％（カバー率が２００％）では、ｎ番目の発振位置における有効測定範囲Ｓｎと、ｎ＋１番目の発振位置における有効測定範囲Ｓｎ＋１とが完全に重なってしまい、超音波プローブ２を鋼管６の全周全長に渡って相対移動させることができなくなるので好ましくない。重複率の下限は、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは７０％以上であり、最も好ましくは８０＆以上である。また、重複率の上限は、好ましくは９０％以下である。
【００２４】
尚、図３では１つの超音波プローブ２を使用した例を示しているが、複数の超音波プローブ２を使用して回転体３ａの回転数Ｎを減少させるとともに、鋼管６の移動速度Ｖｘを増加させてもよい。これにより、回転体３ａの機械寿命の延長、及び単位時間当たりの作業率の増加率を狙うことができる。
【００２５】
ここで、図４に示すように、超音波プローブ２のｎ番目の発振位置の有効測定範囲Ｓｎ内において、鋼管６の内周面６ｂに発生した疵Ｋ等に由来する肉厚変動Δｔ［mm］が存在する場合は、超音波の反射波同士の干渉により、反射波のノイズレベルと信号レベルとの比であるＳ／Ｎ比が著しく低下し、信号レベルがゲート１３の設定高さに届かなくなる。これにより、超音波の発振回数に対する受信回数が低下して、肉厚測定の精度の信頼性が低下してしまう。これは、同じ発振位置において複数回に渡って超音波を発振させた場合でも同様である。
【００２６】
ここで、単位時間あたりの超音波の発振回数と受信回数との比をカップリング率と呼び、本明細書では以下の式で定義する。なお、超音波の発信回数は、パルス密度に置き換えることもできる。
カップリング率＝超音波の受信回数／超音波の発振回数×100［％］
【００２７】
カップリング率が高いほど信頼性のある肉厚の測定結果となる。しかし、Ｓ／Ｎ比が著しく低下した検出信号は、信号レベルがゲート１３の設定高さに届かなくなる。ここで、受信すべきシグナルを検出するためにノイズレベルと同程度までゲート高さを下げると、受信すべきシグナルレベルとノイズレベルの差が小さくなっているために、シグナルとノイズとの区別ができなくなる。これにより、超音波を発振してから検知するまでの所要時間の測定に誤差が生じて、肉厚の測定結果の信頼性が大幅に低下する。言い換えると、信頼性の有る肉厚測定結果とは、Ｓ／Ｎ比の反射波を、高いカップリング率で受信して得られた測定結果ということになる。
【００２８】
そこで本実施形態では、図４に示すように、ｎ番目の超音波の発振位置における超音波プローブ２の有効測定範囲Ｓｎと、ｎ＋１番目の超音波の発振位置における有効測定範囲Ｓｎ＋１とが部分的に重なるように、１パルス毎の超音波プローブ２の移動距離Ｌを設定する。これにより、肉厚変動Δtを含む領域で複数回の超音波を発振させる。
【００２９】
なお、超音波プローブ２が有効測定範囲ＳｎまたはＳｎ＋１の位置にあるときの超音波の発振回数は、１回に限らず、各位置にあるときに複数回（例えば２〜５回）に渡って間欠的に超音波を発振してもよい。超音波の発振回数を増やすことで、カップリング率を高めることができる。
【００３０】
ｎ番目とｎ＋１番目でのそれぞれの反射波の波形は図５（ａ）及び図５（ｂ）の通りとなり、Ｓ／Ｎ比が低く、結果としてゲート１３で信号を捕える事が出来ない。そこで本実施形態では、信号処理部４において、ｎ番目とｎ＋１番目のそれぞれの反射波の波形を含む検出信号を、その時間軸を一致させて相互に加算するともに、その加算後の検出信号を、加算した検出信号数で除する信号処理を行う。そのような信号処理を経て得られた信号の波形は、図５（ｃ）に示される通りであり、信号レベルが大幅に向上した波形になる。このように、信号処理部４において測定すべき肉厚成分の反射波レベルを高め、ノイズレベルを減少させることができ、総じてS／N比を向上できる。このとき、各発振位置で複数回に渡って超音波を発振した結果、検出信号が複数得られる場合には、得られた検出信号の全てを信号処理すればよい。
【００３１】
なお、図４に示す例では、ｎ番目の有効測定範囲Ｓｎと、ｎ＋１番目の有効測定範囲Ｓｎ＋１とが部分的に重なるように、すなわち２回分の有効測定範囲が重なるように１パルス毎の超音波プローブ２の移動距離Ｌを設定したが、有効測定範囲の重ね合わせは２回分に限らず、３回以上の複数回であってもよい。
【００３２】
信号処理部４において処理された検出信号は、計算部５に送られる。計算部５では、図２に示すように、入射波１１の発振後、ノイズレベルから適当な高さに設定したゲート１３に反射波１２が到達するまでの時間を計算し、この時間に鋼管６内部における超音波の音速を乗じることで、鋼管８の肉厚を算出する。
【００３３】
図６には、本実施形態の電磁超音波検査方法における超音波プローブ２の有効測定範囲のカバー率とカップリング率との関係を示すグラフである。グラフ中の凡例における回数は、各発振位置における超音波の発振回数である。図６に示すように、各発振位置における超音波の発振回数が２以上の場合に、カバー率が１５０％〜２００％未満の範囲（重複率に換算して５０〜１００％未満の範囲）で、カップリング率が７０％を超えることが分かる。また、カバー率が１６０％〜２００％未満の範囲（重複率に換算して６０〜１００％未満の範囲）で、カップリング率が８０％以上になることが分かる。更に、カバー率が１７０％〜２００％未満の範囲（重複率に換算して７０〜１００％未満の範囲）で、カップリング率が９０％以上になることが分かる。更にまた、カバー率が一定で、各発振位置における超音波の発振回数が増加すると、カップリング率が上昇することが分かる。
【００３４】
具体的に、外径ψDが27.2［mm］で肉厚ｔが3.9［mm］の鋼管を用意し、超音波プローブの有効測定範囲の直径ψd＝4.28［mm］、パルス密度f＝2,000［ｐ／s］、使用プローブ数を8個とし、鋼管搬送速度Vx＝＝3.0［m／s］、回転体３ａの回転数N＝1125［rpm］として、鋼管の肉厚を測定した。このときのカバー率は151％だった。なお、鋼管の内周面の肉厚変動Δｔは0.25［mm］であった。ここで、各発振位置における超音波の発振回数を２にしたとき、カップリング率は100％となった。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の電磁超音波検査装置１及び電磁超音波検査方法によれば、プローブ移動手段３によって超音波プローブ２を連続的に相対移動させながら、信号処理部４において、ｎ番目の超音波の発振位置において検出した検出信号と、ｎ＋１番目の超音波の発振位置において検出した検出信号とを、それぞれ時間軸を一致させて相互に加算し、その加算後の検出信号を加算した検出信号数で除するので、検出信号におけるＳＮ比を高めることができ、鋼管６の肉厚に由来するシグナルを確実に検出できる。
これにより、鋼管６の全体に渡って確実に肉厚を測定することができる。
【００３６】
また、超音波を発生させた時間と超音波の反射波を検出した時間との時間差によって鋼管６の肉厚を算出するので、鋼管６の肉厚を迅速に計測できる。
【００３７】
更に、超音波プローブ２を鋼管６の外周面６ａ上において螺旋状に相対移動させるので、鋼管６の全周方向及び全長方向に渡って肉厚を測定できる。
【００３８】
更にまた、超音波プローブ２を鋼管６の外周面６ａ上を周方向に沿って移動させるとともに、鋼管６を管軸方向に沿って移動させるので、鋼管６と超音波プローブ２との相対位置を精度よく制御することができ、鋼管６における肉厚の測定箇所を鋼管６毎に常に一定にすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…電磁超音波検査装置、２…超音波プローブ、３…プローブ移動手段、３ａ…プローブ回転機構、４…信号処理部、５…計算部、６…鋼管（鋼材）。
【図１】
2013246046.tif 000003
【図２】
2013246046.tif 000004
【図３】
2013246046.tif 000005
【図４】
2013246046.tif 000006
【図５】
2013246046.tif 000007
【図６】
2013246046.tif 000008