(57)【要約】【課題】容易に、超音波を配管の円周方向に照射させ、肉厚部の内面及び外面を複数回繰返し反射した超音波に基づいて、配管の肉厚部の外面腐食を検査する外面腐食検査装置及び外面腐食検査方法を提供すること。【解決手段】外面腐食検査装置１０は、超音波を配管７０の円周方向に照射させ、配管７０の肉厚部７１の内面７３で反射した超音波に基づいて、肉厚部７１の外面腐食７４を検査する。外面腐食検査装置１０は、肉厚部の円柱側面の外面に面接触する接触面１３ａを有するウエッジ１３と、ウエッジ１３に相対的に移動不能に設けられ、円周方向に進み、肉厚部７１の内面７３で反射する超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサ１１とを備える。ウエッジ１３の接触面１３ａは、超音波が配管７０の肉厚部７１の広範囲に照射するように、円周方向において肉厚部７１の円柱側面の外面７２に隙間なく接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を配管の円周方向に照射させ、前記配管の肉厚部の内面及び外面を複数回繰返し反射した超音波に基づいて、前記配管の肉厚部の外面腐食を検査する外面腐食検査装置であって、
前記肉厚部の円柱側面の外面に面接触する接触面を有するウエッジと、
前記ウエッジに相対的に移動不能に設けられ、前記円周方向に進み、前記肉厚部の内面及び外面を複数回繰返し反射する超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサと、
前記超音波アレイセンサでフェーズドアレイ方式により前記超音波の送信及び受信を行う超音波探傷部と、
前記超音波探傷部が送受信した送受信情報に基づいて、前記肉厚部の外面減肉の状況を反射エコー画像に画像化する外面減肉画像化部と、
前記反射エコー画像を表示させる表示部と、を備え、
前記ウエッジの前記接触面は、前記超音波が前記配管の肉厚部の広範囲に照射するように、前記円周方向において前記肉厚部の前記円柱側面の前記外面に隙間なく接触する、外面腐食検査装置。
【請求項２】
前記外面減肉画像化部は、前記超音波が反射した前記肉厚部の内面の位置を算出し、
前記表示部は、算出された内面の位置を、前記反射エコー画像と共に表示する、請求項１に記載の外面腐食検査装置。
【請求項３】
さらに、前記反射エコー画像のうち、所定の反射エコー画像を記憶する記憶部を備える、請求項１又は２に記載の外面腐食検査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の外面腐食検査装置を用いた外面腐食検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を配管の円周方向に照射させ、肉厚部の内面及び外面を複数回繰返し反射した超音波に基づいて、配管の肉厚部の外面腐食を検査する外面腐食検査装置及び外面腐食検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石油化学装置等のプラントを構成する配管は屋外に配置される。このため、雨水等によって配管の肉厚部の外面が腐食し、肉厚部の肉厚が減肉する外面腐食が発生し易い。そして、その外面腐食時に発生する酸化鉄は減肉した外面を層状に覆ってしまう。
配管の検査の際は、そのような覆われた酸化鉄を機械的に除去してから、目視による腐食の深さを測定する。このとき、腐食が深いと、酸化鉄の除去によって、配管に貫通孔が形成され、配管洩れを引き起こしてしまう恐れがある。
そこで、覆っている酸化鉄の量が多い外面腐食を検査する場合には、事前検査として放射線や超音波を利用した非破壊検査を実施する。超音波を利用した非破壊検査としては、特許文献１に記載の超音波を用いた非破壊検査装置が知られている。
【０００３】
しかし、配管は狭所に設置されていることが多い。このため、放射線による非破壊検査を実施する場合、放射線検査員の被曝を考慮した状態で非破壊検査装置を配管に設置することが難しい場合がある。また、超音波検査を実施する場合、検査しようとする配管の周囲が狭く、大型の超音波装置をその配管に設置することが難しい場合がある。
【０００４】
特に、特許文献１に記載の非破壊検査装置は、レイリー波用のガイドレールを配管に付ける必要性があるので、検査できる配管の形状及び大きさに制限がある（例えば、小径配管や、複雑な形状の配管では検査はできない）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２７５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、容易に、狭い取り付け範囲から、超音波を配管の円周方向に照射させ、肉厚部の内面及び外面を複数回繰返し反射した超音波に基づいて、配管の肉厚部の外面腐食を検査する外面腐食検査装置及び外面腐食検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］超音波を配管の円周方向に照射させ、前記配管の肉厚部の内面及び外面を複数回繰返し反射した超音波に基づいて、前記配管の肉厚部の外面腐食を検査する外面腐食検査装置であって、
前記肉厚部の円柱側面の外面に面接触する接触面を有するウエッジと、
前記ウエッジに相対的に移動不能に設けられ、前記円周方向に進み、前記肉厚部の内面及び外面を複数回繰返し反射する超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサと、
前記超音波アレイセンサでフェーズドアレイ方式により前記超音波の送信及び受信を行う超音波探傷部と、
前記超音波探傷部が送受信した送受信情報に基づいて、前記肉厚部の外面減肉の状況を反射エコー画像に画像化する外面減肉画像化部と、
前記反射エコー画像を表示させる表示部と、を備え、
前記ウエッジの前記接触面は、前記超音波が前記配管の肉厚部の広範囲に照射するように、前記円周方向において前記肉厚部の前記円柱側面の前記外面に隙間なく接触する、外面腐食検査装置。
【０００８】
［２］前記外面減肉画像化部は、前記超音波が反射した前記肉厚部の内面の位置を算出し、前記表示部は、算出された内面の位置を、前記反射エコー画像と共に表示する、［１］に記載の外面腐食検査装置。
【０００９】
［３］さらに、前記反射エコー画像のうち、所定の反射エコー画像を記憶する記憶部を備える、［１］又は［２］のいずれかに記載の外面腐食検査装置。
【００１０】
［４］［１］から［３］のいずれかに記載の外面腐食検査装置を用いた外面腐食検査方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、客観的に、配管の肉厚部の外面腐食を検査する外面腐食検査装置及び外面腐食検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る外面腐食検査装置の構成を示すブロック線図である。
【図２】図１に示した外面腐食検査装置のフローチャートである。
【図３】図１に示した外面腐食検査装置の事前準備を説明する模式図である。
【図４】図１に示した外面腐食検査装置の表示部の画像の模式図である。
【図５】図３に続く外面腐食検査装置の検査状態を説明する模式図である。
【図６】図５に示した外面腐食検査装置の表示部の画像の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、本発明に係る外面腐食検査装置１０は、超音波を配管７０の円周方向に照射させ、肉厚部７１の内面７３及び外面７２を複数回繰返し反射した超音波に基づいて、配管７０の肉厚部７１の外面腐食７４を検査する装置である。
外面腐食検査装置１０は、肉厚部７１の外面７２に接触させたまま、肉厚部７１の内面７３で反射する超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサ１１と、超音波アレイセンサ１１を相対的移動不能に取り付けたウエッジ１３と、肉厚部７１の外面腐食７４を検査する超音波探傷部３０を含む外面腐食検査本体２０と、を備える。
超音波アレイセンサ１１と外面腐食検査本体２０とはケーブル１２によって接続されている。超音波アレイセンサ１１は、複数の振動子（素子）で構成されている。外面腐食検査本体２０は、超音波探傷部３０と、外面減肉画像化部４０と、記憶部５０と、表示部６０とを備える。
【００１４】
ウエッジ１３は、肉厚部７１の円柱側面の外面７２に面接触する接触面１３ａを有する。
接触面１３ａは、超音波が配管７０の肉厚部７１の広範囲に照射するように、円周方向において肉厚部７１の円柱側面の外面７２に隙間なく接触する。具体的には、接触面１３ａの曲面形状は、接触面１３ａと外面７２とが面接触すると共に、配管７０の中心Ｏに対する超音波アレイセンサ１１の超音波が広範囲に配管の肉厚部７１に照射されるように、外面７２と略同じ形状を有する。
【００１５】
超音波探傷部３０は、肉厚部７１の内面７３で反射する超音波の送信及び受信をする。換言すると、超音波探傷部３０は、超音波アレイセンサ１１でフェーズドアレイ方式による超音波の発信及び受信を行う装置である。
超音波探傷部３０が発信した超音波はウエッジ１３の接触面１３ａを介して、肉厚部７１に入り、超音波探傷部３０は、外面腐食７４で反射した超音波をウエッジ１３の接触面１３ａを介して受信する。
超音波探傷部３０は、送信回路３１と、受信回路３２と、Ａ／Ｄ変換回路３３と、遅延回路３４とを備える。送信回路３１は、超音波アレイセンサ１１に入力信号を送信する。受信回路３２は、超音波アレイセンサ１１からの出力信号を受信する。Ａ／Ｄ変換回路３３は、超音波の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。遅延回路３４は、超音波アレイセンサ１１を構成する振動子から超音波信号の発信時間を制御する。具体的には、遅延回路３４は、超音波アレイセンサ１１を構成する振動子（素子）に電圧を印加するタイミング（遅延時間）を制御する。
【００１６】
外面減肉画像化部４０は、肉厚部７１の外面腐食７４の状況を画像化した反射エコー画像（反射エコーの画像）に基づいて、肉厚部７１の外面腐食７４の状況を反射エコー画像に画像化する。外面減肉画像化部４０は、遅延回路３４に出力した遅延時間と、受信回路３２からＡ／Ｄ変換回路３３を介しての受信情報とに基づいて、検査対象である配管７０の肉厚部７１の外面７２に外面腐食があるか否かの判断を検査員にさせるための外面腐食による反射エコー画像を演算し、演算された反射エコー画像を表示部６０に表示させる。反射エコー画像は公知の方法で得ることができる。また、外面減肉画像化部４０は、外面腐食７４から反射した超音波を表示する。
【００１７】
記憶部５０は、外面減肉画像化部４０の反射エコー画像のうち、所定の反射エコー画像を記憶するメモリである。記憶部５０に記憶される反射エコー画像は、例えば、超音波アレイセンサ１１が外面腐食の最も深い状態を検査している際の反射エコー画像である。
【００１８】
表示部６０は、反射エコー画像を表示するモニターである。
【００１９】
超音波アレイセンサ１１は、複数の振動子（素子）と、検査対象部位である肉厚部７１の外面７２に摺動接触する接触面とを有する。フェーズドアレイ法では、各振動子への電気信号を送るときに遅延回路３４により印加電圧発信時間を制御し、各振動子から発生する超音波の位相の重ね合わせ位置を制御することにより、送信角度を可変するセクタスキャンを行うようにしている。ここで、超音波ビーム形態の制御は遅延時間を設定することで行う。一般に、検査対象部位が単一材料であるため、ビームの集束点と各振動子間の超音波伝播時間は（直線的幾何学経路）／（材料音速）として算出し、各振動子までの伝播時間の差を用いて、アレイセンサの遅延時間を決定することができる。また、このときの遅延時間を活用して受信波を合成することにより、検査結果を２次元的に表示することができる。
【００２０】
図２から図６を参照して、外面腐食検査装置１０を用いた外面腐食検査方法を説明する。
外面腐食検査装置１０を用いた外面腐食検査方法は、図２に示す手順により探傷試験を行う。
【００２１】
先ず、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、外面腐食７４の存在しない位置７５において、接触面１３ａが外面７２に面接触するように、超音波アレイセンサ１１を取り付けたウエッジ１３を検査対象である配管７０の肉厚部７１の外面７２に接触させ、フェーズドアレイ法（セクター・スキャン）による探傷を行う（ステップＳＴ０１）。このとき、表示部６０には、図４に示すように反射エコー画像が表示されないように、確認し、また、表示部６０に反射エコー画像が表示される場合には、反射エコー画像が表示されないように、表示部６０を調整する（ステップＳＴ０１）。表示部６０の調整には、テストピースを用いることが好ましい。
【００２２】
次に、外面腐食による反射エコーがあるか否かを表示部６０に表示された反射エコー画像（図４）を見ながら軸方向ｆの走査を行い（ステップＳＴ０２）、判断する（ステップＳＴ０３）。このとき、外面腐食による反射エコーがない場合には、外面腐食がないか、浸食深さが０．５ｍｍｄ未満の軽微な外面腐食があると判断する（ステップＳＴ１３）。他方、外面減肉画像化部４０は、外面腐食による反射エコーがある場合には、浸食深さが０．５ｍｍｄ以上の外面腐食があると判断する（ステップＳＴ０５）。
【００２３】
次に、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、浸食深さが０．５ｍｍｄ以上の外面腐食があると判断した場合、超音波アレイセンサ１１を取り付けたウエッジ１３を外面７２に接触させながら、その外面腐食７４に対して、軸方向ｆの走査を行い、反射強度が最大の位置を探す（ステップＳＴ０７）。これにより、図６に示すような、反射エコー画像が表示部６０に表示される。
【００２４】
次に、超音波アレイセンサ１１を軸方向ｆに移動させた際に表示部６０に連続的に表示される反射エコー画像から、浸食深さが最大となる位置について、外面腐食７４を測定し（ステップＳＴ０９）、その際の反射エコー画像を記憶部５０に記憶させる（ステップＳＴ１１）。
以上の手順により探傷試験を終了する。
【００２５】
このように、外面腐食検査装置１０は、配管７０の肉厚部７１の外面腐食の程度を表示部で表示し配管の外面腐食を検査することができる。
さらに、外面腐食検査装置１０は、ウエッジ１３に一体的に取り付けられた超音波アレイセンサ１１と、肉厚部７１の外面腐食７４を検査する超音波探傷部３０を含む外面腐食検査本体２０と、を備えるだけなので、狭所に配置された配管の検査も行うことができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  外面腐食検査装置
１１  超音波アレイセンサ
１２  ケーブル
１３  ウエッジ
１３ａ  ウエッジの接触面
１４  超音波伝搬範囲
２０  外面腐食検査本体
３０  超音波探傷部
３１  送信回路
３２  受信回路
３３  変換回路
３４  遅延回路
４０  外面減肉画像化部
５０  記憶部
６０  表示部
７０  配管
７１  配管の肉厚部
７２  配管の外面
７３  配管の内面
７４  外面腐食
７５  外面腐食の存在しない位置
【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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