(57)【要約】【課題】管の軸方向に延びる深さの浅い欠陥を精度良く検出できる超音波探傷方法及び装置を提供する。【解決手段】超音波探傷装置１０は、管Ｐの外面側に配置され該管の軸方向に螺旋状に相対移動する超音波探触子１と、該超音波探触子から出力される探傷信号に基づいて管の軸方向に延びる欠陥を検出する信号処理手段２とを備える。信号処理手段２は、超音波探触子１から出力される探傷信号の内、所定のしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出し、該エコー信号を管Ｐの周方向の特定位置において管Ｐの軸方向に連続的に検出したときに、欠陥が存在すると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の外面側に配置した超音波探触子を該管の軸方向に螺旋状に相対移動させて斜角超音波探傷を行うことにより、前記管の軸方向に延びる欠陥を検出する超音波探傷方法であって、
前記超音波探触子から出力される探傷信号の内、所定のしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出し、該エコー信号を管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したときに、欠陥が存在すると判定することを特徴とする管の超音波探傷方法。
【請求項２】
管の内面及び外面の内、検出すべき欠陥の発生し得る面に、前記管の軸方向に延びる人工きずを設け、該人工きずからのエコー信号を検出できるように、前記超音波探触子から出力される探傷信号に対して探傷ゲートを設定する第１ステップと、
前記設定した探傷ゲート内で、検出すべき欠陥の深さに対応する高さのエコー信号を検出できるように、前記超音波探触子の探傷感度及び前記しきい値を設定する第２ステップと、
前記探傷感度を設定した超音波探触子から出力される探傷信号の内、前記設定した探傷ゲート内で、前記設定したしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出し、該エコー信号を管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したときに、欠陥が存在すると判定する第３ステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の管の超音波探傷方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記しきい値を下記の式（１）に基づいて設定するか、或いは、前記探傷感度を下記の式（２）に基づいて設定することを特徴とする請求項２に記載の管の超音波探傷方法。
しきい値＝（検出すべき欠陥の深さ／人工きずの深さ）×人工きずからのエコー信号の高さ  ・・・  （１）
探傷感度＝（人工きずの深さ／検出すべき欠陥の深さ）×人工きずからのエコー信号を検出したときの探傷感度  ・・・  （２）
【請求項４】
前記エコー信号を検出するピッチが管の周方向に２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の管の超音波探傷方法。
【請求項５】
前記エコー信号を検出した管の部位を、管の周方向及び軸方向をそれぞれ座標軸とする直交座標系で表した画像データを形成し、該画像データに基づいて、前記エコー信号を前記管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したか否かを判断することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管の超音波探傷方法。
【請求項６】
管の外面側に配置され該管の軸方向に螺旋状に相対移動する超音波探触子と、該超音波探触子から出力される探傷信号に基づいて前記管の軸方向に延びる欠陥を検出する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、
前記超音波探触子から出力される探傷信号に対して、エコー信号を検出するための探傷ゲートを位置調整可能に設定する探傷ゲート設定部と、
前記設定された探傷ゲート内で、所定のしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出するエコー信号検出部と、
前記エコー信号が検出された管の部位について、管の周方向位置及び軸方向位置をそれぞれ特定するエコー信号位置検出部と、
前記エコー信号が検出された管の部位を、該部位の周方向位置及び軸方向位置に基づいて、管の周方向及び軸方向をそれぞれ座標軸とする直交座標系で表した画像データを形成する画像データ形成部と、
前記画像データに画像処理を施すことによって、前記エコー信号が前記管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出されたか否かを判断し、連続的に検出されたときに、欠陥が存在すると判定する欠陥判定部と
を備えることを特徴とする管の超音波探傷装置。
【請求項７】
前記画像データに基づき、前記エコー信号が検出された管の部位を画像表示する画像表示部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の管の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の軸方向に延びる欠陥を検出する超音波探傷方法及び装置に関する。特に、本発明は、深さが浅くすじ状に延びる欠陥（すじ疵）を精度良く検出できる超音波探傷方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延された継目無管を素管とし、これを冷間引抜き加工した管には、その軸方向に延び、深さの浅いすじ疵が発生する場合がある。
【０００３】
上記すじ疵の発生原因としては、以下に述べるような場合がある。
例えば、管をダイスとプラグとを用いて冷間で引抜き加工する際に、管とダイスやプラグとの潤滑が不十分であれば、その潤滑皮膜が破れて、摩擦により管の内面や外面に焼付きが発生し、それがすじ疵となる場合がある。また、特許文献１の従来技術の欄に記載のように、熱間圧延で発生した凹凸、ヘゲ、微細クラック、シワ疵等の素管内面の疵が、冷間引抜き加工後の管においても、深さは浅くなるがすじ疵として残存してしまう場合がある。
【０００４】
上記のようなすじ疵が存在すると、管を燃料噴射管として用いる場合は、燃料油の圧力変動による繰り返し疲労によって破損するといった事故に繋がる虞がある。このため、特許文献１には、熱間圧延後の素管の内面をショットブラスト処理で研削、研磨した後に検査を行い、疵の深さが０．１ｍｍ未満の素管を選別し、選別した素管に冷間引抜き加工を行うディーゼルエンジン燃料噴射管用鋼管の製造方法が開示されている。そして、上記の検査方法として、斜角超音波探傷を用いることが記載されている（特許文献１の請求項３）。しかし、特許文献１には、斜角超音波探傷の具体的な方法は開示されていない。
【０００５】
管の検査では、通常は管の肉厚の１２．５％や５％に相当する深さのノッチ（以下、それぞれ１２．５％ノッチ、５％ノッチという）を標準きずとして用いて斜角超音波探傷を行い、欠陥を検出している。管の肉厚が５ｍｍ程度の場合、１２．５％ノッチの深さは０．６２５ｍｍ程度である。このため、通常の斜角超音波探傷では、深さ０．１〜０．２ｍｍ程度の浅いすじ疵は、該すじ疵からのエコー信号とノイズ信号との判別が困難であり、精度良く検出することができない。
【０００６】
また、特許文献２には、プラグとダイスとを用いた金属管の冷間抽伸時に発生する管内面の焼付きの発生を、抽伸中の金属管とプラグとの間の電気抵抗の変化により検出する方法が開示されている。しかし、この方法では焼付きの発生の有無しか判断できないため、深さを有する疵であるか否かの判別や、焼付き以外の要因で発生するすじ疵を検出することができない。
【特許文献１】特開平９−５７３２９号公報
【特許文献２】特開平８−２８１３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、管の軸方向に延びる深さの浅い欠陥を精度良く検出できる超音波探傷方法及び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】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、管の外面側に配置した超音波探触子を該管の軸方向に螺旋状に相対移動させて斜角超音波探傷を行うことにより、前記管の軸方向に延びる欠陥を検出する超音波探傷方法であって、前記超音波探触子から出力される探傷信号の内、所定のしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出し、該エコー信号を管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したときに、欠陥が存在すると判定することを特徴とする管の超音波探傷方法を提供する。
【０００９】
深さの浅い欠陥の場合、欠陥からのエコー信号の高さが低いため、エコー信号を検出するためのしきい値を高く設定すると、欠陥を検出できない。一方、しきい値を低く設定すると、検出したエコー信号の中に、欠陥からのエコー信号の他、有害ではない長さの短い微小なきずからのエコー信号や欠陥からのエコー信号ではないノイズ信号も含まれてしまう虞がある（以下、これらをノイズ信号と総称する）。しかし、ノイズ信号と異なり、深さが浅くても管の軸方向に延びる欠陥からのエコー信号は、管の軸方向に連続的に検出される。
本発明に係る方法は、超音波探触子を管の軸方向に螺旋状に相対移動させて斜角超音波探傷を行った際に、エコー信号を管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したときに欠陥が存在すると判定する。従って、ノイズ信号をエコー信号として検出するほどしきい値を低く設定したとしても、欠陥からのエコー信号とノイズ信号とを判別することができ、管の軸方向に延びる深さの浅い欠陥を精度良く検出可能である。
なお、本発明における管の周方向の特定位置とは、管の周方向の特定の１点の位置に限るものではなく、周方向に所定の広がりを有する特定領域の位置をも含む概念である。
【００１０】
好ましくは、本発明に係る方法は、以下の第１〜第３ステップを含む。
（１）第１ステップ：管の内面及び外面の内、検出すべき欠陥の発生し得る面に、前記管の軸方向に延びる人工きずを設け、該人工きずからのエコー信号を検出できるように、前記超音波探触子から出力される探傷信号に対して探傷ゲートを設定する。
（２）第２ステップ：前記設定した探傷ゲート内で、検出すべき欠陥の深さに対応する高さのエコー信号を検出できるように、前記超音波探触子の探傷感度及び前記しきい値を設定する。
（３）第３ステップ：前記探傷感度を設定した超音波探触子から出力される探傷信号の内、前記設定した探傷ゲート内で、前記設定したしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出し、該エコー信号を管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したときに、欠陥が存在すると判定する。
【００１１】
斯かる好ましい態様によれば、管の内面及び外面の内、検出すべき欠陥の発生し得る面に対応する探傷ゲートを設定し（第１ステップ）、該設定した探傷ゲート内でエコー信号を検出する（第３ステップ）。このため、検出したエコー信号の中に、内面又は外面の近傍以外の管の部位に起因したノイズ信号が含まれる虞を回避することが可能である。
また、斯かる好ましい態様によれば、検出すべき欠陥の深さ（最小深さ）に対応する高さのエコー信号を検出できるように（検出すべき深さの欠陥からのエコー信号を検出できるように）、超音波探触子の探傷感度（超音波探触子から出力される探傷信号の増幅度）及びしきい値を設定し（第２ステップ）、該探傷感度を設定した超音波探触子から出力される探傷信号の内、前記設定したしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出する（第３ステップ）。このため、探傷感度が低すぎて（或いは、しきい値が高すぎて）欠陥からのエコー信号を検出できなくなる事態を回避することが可能である。
【００１２】
前記第２ステップにおいて、前記しきい値を下記の式（１）に基づいて設定するか、或いは、前記探傷感度を下記の式（２）に基づいて設定することが好ましい。
しきい値＝（検出すべき欠陥の深さ／人工きずの深さ）×人工きずからのエコー信号の高さ  ・・・  （１）
探傷感度＝（人工きずの深さ／検出すべき欠陥の深さ）×人工きずからのエコー信号を検出したときの探傷感度  ・・・  （２）
【００１３】
欠陥からのエコー信号の高さは、該欠陥の深さに略比例する。従って、深さが既知の人工きずからのエコー信号の高さを検出し、この高さに、検出すべき欠陥の深さと前記人工きずの深さとの比を乗算すれば、検出すべき深さの欠陥からのエコー信号の高さを予測できる。前記好ましい態様において、式（１）で表されるしきい値は、前記予測した検出すべき深さの欠陥からのエコー信号の高さに相当する。従って、式（１）で表されるしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出すれば、しきい値が高すぎて欠陥からのエコー信号を検出できなくなる事態や、検出したエコー信号の中に多くのノイズ信号が含まれてしまう事態を回避できる。また、検出すべき深さの人工きずを敢えて設けることなく、１２．５％ノッチ等の標準きずを人工きずとして設ければ良いため、しきい値の設定が容易である。
また、しきい値を変更せずに（人工きずからのエコー信号を検出したときと同じしきい値を用いて）、探傷感度を式（２）に基づいて設定することによっても、上記と同様の作用効果を奏する。
【００１４】
本発明に係る方法において、エコー信号を検出するピッチ、特に管の周方向についての検出ピッチが大きすぎると、エコー信号を検出した管の周方向位置が正確に得られなくなる。このため、エコー信号を管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したか否か、ひいては、管の軸方向に延びる欠陥が存在するか否かを正確に判定することができなくなる。
このため、好ましくは、前記エコー信号を検出するピッチは、管の周方向に２ｍｍ以下（より好ましくは１ｍｍ以下）とされる。
【００１５】
また、本発明に係る方法において、エコー信号を管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出したか否かを判断するにあたっては、エコー信号を検出した管の部位を、管の周方向及び軸方向をそれぞれ座標軸とする直交座標系で表した画像データを形成し、該画像データに基づいて判断することが好ましい。
【００１６】
斯かる好ましい態様によれば、エコー信号を検出した管の部位が表された画像データをそのまま平面画像として、或いは、前記画像データを管の形状に合わせて立体画像に変換して、適宜のディスプレイに表示することにより、オペレータの目視でエコー信号検出位置の連続性を判断可能である。また、前記画像データに適宜の画像処理を施すことにより、エコー信号検出位置の連続性を自動的に判断することも可能である。
【００１７】
前記課題を解決するため、本発明は、管の外面側に配置され該管の軸方向に螺旋状に相対移動する超音波探触子と、該超音波探触子から出力される探傷信号に基づいて前記管の軸方向に延びる欠陥を検出する信号処理手段とを備え、前記信号処理手段は、前記超音波探触子から出力される探傷信号に対して、エコー信号を検出するための探傷ゲートを位置調整可能に設定する探傷ゲート設定部と、前記設定された探傷ゲート内で、所定のしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出するエコー信号検出部と、前記エコー信号が検出された管の部位について、管の周方向位置及び軸方向位置をそれぞれ特定するエコー信号位置検出部と、前記エコー信号が検出された管の部位を、該部位の周方向位置及び軸方向位置に基づいて、管の周方向及び軸方向をそれぞれ座標軸とする直交座標系で表した画像データを形成する画像データ形成部と、前記画像データに画像処理を施すことによって、前記エコー信号が前記管の周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出されたか否かを判断し、連続的に検出されたときに、欠陥が存在すると判定する欠陥判定部とを備えることを特徴とする管の超音波探傷装置としても提供される。
【００１８】
本発明に係る装置によれば、ノイズ信号をエコー信号として検出するほどしきい値を低く設定したとしても、欠陥とノイズ信号とを判別することができ、管の軸方向に延びる深さの浅い欠陥を自動的に精度良く検出可能である。
【００１９】
本発明に係る装置は、前記画像データに基づき、前記エコー信号が検出された管の部位を画像表示する画像表示部を更に備えることが好ましい。
【００２０】
斯かる好ましい態様によれば、画像データに画像処理を施すことによってエコー信号検出位置の連続性を自動的に判断するのみならず、画像表示部による表示画像をオペレータが目視してエコー信号検出位置の連続性を判断することもできる。従って、欠陥の検出精度をより一層高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る管の超音波探傷方法及び装置によれば、管の軸方向に延びる深さの浅い欠陥を精度良く検出可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る超音波探傷方法及び装置の一実施形態について説明する。
【００２３】
＜超音波探傷装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、管Ｐの外面側に配置され、管Ｐの軸方向に螺旋状に相対移動する超音波探触子１を備えている。超音波探触子１は、斜角超音波探傷に用いられる一般的な超音波探触子と同様の構成を有するので、本明細書では、その具体的な構成については説明を省略する。なお、本実施形態では、超音波探触子１の位置を固定する一方、管Ｐを周方向に回転させながら軸方向に移動させることにより、超音波探触子１が管Ｐの軸方向に螺旋状に相対移動し、管Ｐの全面を探傷可能とされている。
【００２４】
また、超音波探傷装置１００は、超音波探触子１から出力される探傷信号に基づいて、管Ｐの軸方向に延びる欠陥を検出する信号処理手段２を備えている。本実施形態に係る信号処理手段２は、超音波探傷器２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、演算処理装置２３とを備えている。
【００２５】
超音波探傷器２１は、超音波探触子１による超音波ビームの送受信を制御し、エコー信号を検出するように構成されている。本実施形態に係る超音波探傷器２１は、発振器２１１と、増幅器２１２と、探傷ゲート設定部２１３と、エコー信号検出部２１４とを備えている。
【００２６】
発振器２１１は、超音波探触子１から所定のタイミング毎に超音波ビームを送信させるためのパルス信号を超音波探触子１に供給する。
増幅器２１２は、超音波探傷器１から出力される探傷信号を増幅する。
探傷ゲート設定部２１３は、超音波探触子１から出力される探傷信号（具体的には、増幅器２１２から出力される増幅後の探傷信号）に対して、エコー信号を検出するための探傷ゲートを位置（時間軸）調整可能に設定する。
エコー信号検出部２１４は、探傷ゲート設定部２１３によって設定された探傷ゲート内で、所定のしきい値以上の高さを有する探傷信号（具体的には、増幅器２１２から出力される増幅後の探傷信号）をエコー信号として検出する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器２２は、超音波探傷器２１によって検出されたエコー信号をＡ／Ｄ変換する。
【００２８】
演算処理装置２３は、Ａ／Ｄ変換器２２によってＡ／Ｄ変換されたエコー信号を取り込み、欠陥が存在するか否かを判定するように構成されている。演算処理装置２３は、エコー信号位置検出部２３１と、画像データ形成部２３２と、欠陥判定部２３３とを備えている。演算処理装置２３としては、例えば、上記各部２３１〜２３３の機能を奏するように適宜のプログラムがインストールされた汎用のパーソナルコンピュータが用いられる。
【００２９】
エコー信号位置検出部２３１は、超音波探傷器２のエコー信号検出部２１４によってエコー信号が検出された管Ｐの部位について、管Ｐの周方向位置及び軸方向位置をそれぞれ特定する。
画像データ形成部２３２は、エコー信号が検出された管Ｐの部位を、エコー信号位置検出部２３１によって特定された前記部位の周方向位置及び軸方向位置に基づいて、管Ｐの周方向及び軸方向をそれぞれ座標軸とする直交座標系で表した画像データを形成する。
欠陥判定部２３３は、画像データ形成部２３２によって形成された画像データに画像処理を施すことによって、エコー信号が管Ｐの周方向の特定位置において管の軸方向に連続的に検出されたか否かを判断し、連続的に検出されたときに、欠陥が存在すると判定する。
【００３０】
なお、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、好ましい構成として、画像データ形成部２３２によって形成された画像データに基づき、エコー信号が検出された管Ｐの部位を画像表示する画像表示部（図示せず）を備えている。具体的には、演算処理装置２３にインストールされたプログラム及び演算処理装置２３が備えるモニターが、前記画像表示部としての機能を奏する。前記プログラムにより、画像データがそのまま平面画像として、或いは、画像データが管Ｐの形状に合わせて立体画像に変換されて、前記モニターに表示される。
【００３１】
＜超音波探傷方法＞
以下、上記に説明した構成を有する超音波探傷装置１００を用いて管Ｐを超音波探傷する方法について説明する。
【００３２】
（１）探傷ゲート、探傷感度及びしきい値の設定方法
超音波探傷を行うに際しては、探傷ゲート設定部２１３で探傷ゲートを予め設定し、増幅器２１２で超音波探触子１の探傷感度を予め設定し、エコー信号検出部２１４でしきい値を予め設定する。
【００３３】
具体的には、実際に超音波探傷を行う管Ｐと同寸法・同材質の管（以下、設定用管という）を用いる。そして、設定用管の内面及び外面の内、検出すべき欠陥の発生し得る面に、設定用管の軸方向に延びる人工きず（１２．５％ノッチや５％ノッチ）を設け、該人工きずからのエコー信号をエコー信号検出部２１４で検出できるように、超音波探触子１から出力される探傷信号（具体的には、増幅器２１２から出力される増幅後の探傷信号）に対して、探傷ゲート設定部２１３で探傷ゲートを設定する。
【００３４】
そして、前記設定した探傷ゲート内で、検出すべき欠陥の深さに対応する高さのエコー信号を検出できるように、増幅器２１２で超音波探触子１の探傷感度を設定し、エコー信号検出部２１４でしきい値を設定する。具体的には、設定用管の検出すべき欠陥の発生し得る面に、検出すべき深さの人工きずを設け、該人工きずからのエコー信号をエコー信号検出部２１４で検出できるように、探傷感度及びしきい値を設定する。或いは、検出すべき深さの人工きずを設けることなく、しきい値を下記の式（１）に基づいて設定するか、或いは、探傷感度を下記の式（２）に基づいて設定する。
しきい値＝（検出すべき欠陥の深さ／人工きずの深さ）×人工きずからのエコー信号の高さ  ・・・  （１）
探傷感度＝（人工きずの深さ／検出すべき欠陥の深さ）×人工きずからのエコー信号を検出したときの探傷感度  ・・・  （２）
【００３５】
図２は、以上に述べた探傷ゲート、探傷感度及びしきい値の設定方法を説明する説明図である。図２（ａ）に示すように、通常の斜角超音波探傷では、管の内面から外面に亘る範囲に探傷ゲートを設定し、内面及び外面に設けた５％ノッチからのエコー信号を検出できるようにしきい値を設定している。しかしながら、この設定では、図２（ｂ）に示すように、深さが浅いために、高さがノイズ信号と同程度である欠陥（すじ疵）からのエコー信号を検出することができない。
【００３６】
従って、図２（ｃ）に示すように、検出すべき欠陥の発生し得る面（図２（ｃ）に示す例では内面）に設けた人工きず（５％ノッチ）からのエコー信号を検出できるように、内面近傍に探傷ゲートを設定すると共に、検出すべき欠陥（すじ疵）の深さに対応する高さのエコー信号を検出できるように、超音波探触子１の探傷感度及びしきい値を設定する。図２（ｃ）に示す例では、しきい値としては、人工きずからのエコー信号を検出したときと同じしきい値を用い、探傷感度を上記の式（２）に基づいて変更している。
【００３７】
本実施形態に係る方法では、以上のようにして設定した探傷ゲート、探傷感度及びしきい値を用いて、管Ｐを超音波探傷する。すなわち、前記探傷感度を設定した超音波探触子１から出力される探傷信号（具体的には、増幅器２１２から出力される増幅後の探傷信号）の内、前記設定した探傷ゲート内で、前記設定したしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出する。これにより、図２（ｄ）に示すように、エコー信号検出部２１４において、管の内面に発生する深さの浅い欠陥（すじ疵）を検出可能である。ただし、図２（ｄ）に示すように、欠陥（すじ疵）からのエコー信号と同様にノイズ信号も検出されるため、演算処理装置２３においてエコー信号検出位置の連続性を判断し、これにより欠陥（すじ疵）からのエコー信号とノイズ信号とを判別する。なお、本実施形態に係るエコー信号検出部２１４では、探傷ゲート内で所定のしきい値以上の高さを有する探傷信号をエコー信号として検出する際に、０．５ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ程度のピークホールドを行っている。これにより、エコー信号検出部２１４でエコー信号を検出するピッチは、管Ｐの周方向の長さに換算して２ｍｍ以下とされている。
【００３８】
（２）欠陥判定方法
演算処理装置２３では、エコー信号を管の周方向の特定位置において管Ｐの軸方向に連続的に検出したときに、欠陥（すじ疵）が存在すると判定する。以下、図３を適宜参照しつつ、この欠陥判定方法について具体的に説明する。
【００３９】
演算処理装置２３には、超音波探傷器２１（エコー信号検出部２１４）で検出され、Ａ／Ｄ変換器２２でＡ／Ｄ変換されたエコー信号が順次入力される。エコー信号が入力されるピッチは、管Ｐの周方向に換算して２ｍｍ以下である。この際、エコー信号位置検出部２３１は、エコー信号検出部２１４によってエコー信号が検出された管Ｐの部位について、管Ｐの周方向位置及び軸方向位置をそれぞれ特定する。
【００４０】
上記の周方向位置は、管Ｐが一回転するのに要する時間を予めエコー信号位置検出部２３１に記憶しておき、所定の基準時刻（例えば、探傷開始時刻）から、エコー信号がエコー信号位置検出部２３１に入力された時刻までの経過時間を、前記管Ｐが一回転するのに要する時間と対比することにより特定可能である。管Ｐが一回転するのに要する時間は、管Ｐを回転させるためのターンローラーの回転数等から計算によって算出することができる他、軸方向に延びる人工きずを設けた管の探傷信号波形を観察し、当該人工きずからのエコー信号が出現する周期から実測することも可能である。
また、上記の軸方向位置は、管Ｐの軸方向への送りピッチ（管Ｐの一回転当たりの軸方向への移動距離）を予めエコー信号位置検出部２３１に記憶しておき、所定の基準時刻から、エコー信号がエコー信号位置検出部２３１に入力された時刻までの経過時間を、前記管Ｐが一回転するのに要する時間と対比することにより特定可能である。
【００４１】
画像データ形成部２３２は、エコー信号位置検出部２３１によって特定されたエコー信号が検出された管Ｐの部位の周方向位置及び軸方向位置に基づいて、エコー信号が検出された管Ｐの部位を管Ｐの周方向及び軸方向をそれぞれ座標軸とする直交座標系で表した画像データを形成する。図３（ａ）に示すように、管Ｐに軸方向に延びる欠陥Ｆ１、Ｆ２が存在する場合、これらに対応する欠陥画素領域（欠陥画素領域を構成する各画素は、エコー信号が検出された管Ｐの部位である）Ｆ１’、Ｆ２’が表された画像データ３が形成される。画像データ３を構成する１画素の周方向長さは、エコー信号が演算処理装置２３に入力されるピッチによって定まる。また、１画素の軸方向長さは、管Ｐの軸方向への送りピッチによって定まる。
【００４２】
なお、欠陥Ｆ１、Ｆ２は、深さが管Ｐの軸方向に同一ではなく、また管Ｐの軸方向に完全に平行には延びない場合も多い。このため、欠陥Ｆ１、Ｆ２について、エコー信号が検出されない部位が存在したり、エコー信号が検出される部位が管Ｐの周方向に若干ずれる場合がある。従って、欠陥画素領域Ｆ１’は、たとえ、同じ欠陥Ｆ１に対してエコー信号が検出された管Ｐの部位であっても、軸方向に途切れたり、周方向にずれた複数の画素領域（図３に示す例では、画素領域Ｆ１１’、Ｆ１２’及びＦ１３’）に分離する場合が多い。欠陥画素領域Ｆ２’についても同様である。
【００４３】
分離された各画素領域に対して、個別に軸方向の連続性（具体的には、各画素領域の軸方向長さ）を判断すると、実際の欠陥Ｆ１、Ｆ２の長さよりも過小評価され、欠陥Ｆ１、Ｆ２の検出精度が低下する虞がある。このため、欠陥判定部２３３は、画像データ形成部２３２によって形成された画像データに対して、上記のような過小評価が生じないような画像処理を施した後、エコー信号が管Ｐの周方向の特定位置において管Ｐの軸方向に連続的に検出されたか否か（つまり、欠陥画素領域の軸方向長さが所定の長さ以上であるか否か）を判断する。
【００４４】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、欠陥画素領域を構成する一つの注目画素Ｅ１について、その近傍にある画素領域（周方向Ｍ画素、軸方向Ｎ画素）内に、欠陥画素領域を構成する他の画素が存在するか否かを判断する。存在する場合、当該他の画素と注目画素Ｅ１とは、同じ欠陥についての欠陥画素領域であると判断する。図３（ｂ）の例では、注目画素Ｅ１と他の画素Ｅ２とは、同じ欠陥Ｆ１についての欠陥画素領域Ｆ１’であると判断される。欠陥判定部２３３は、画像データ３内の欠陥画素領域を構成する全ての画素を注目画素として、上記の処理を繰り返し行い、その結果、同一の欠陥画素領域と判断されたものについて、それぞれ個別に軸方向長さを算出する。図３に示す例では、欠陥画素領域Ｆ１’の長さはＬ１、欠陥画素領域Ｆ２’の長さはＬ２として算出される。なお、各欠陥画素領域の長さは、各欠陥画素領域の管Ｐの軸方向の画素数に１画素の軸方向長さを乗算することにより算出可能である。
【００４５】
欠陥判定部２３３は、上記のようにして算出した欠陥画素領域の軸方向長さが、予め設定した所定の長さ以上であるか否かを判断し、所定の長さ以上である場合には、欠陥が存在すると判定する。
【００４６】
なお、本実施形態では、探傷ゲート設定部２１３において、検出すべき欠陥の発生し得る面に対応する探傷ゲートを設定する構成について説明した。しかしながら、これに限らず、上記の探傷ゲートに加えて、管の内面から外面に亘る範囲にも探傷ゲートを設定することにより、通常の斜角超音波探傷を並行して実施し得る構成を採用することも可能である。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００４８】
図１に概略構成を示す超音波探傷装置１００を用い、下記の条件で、鋼管の内面に生じているすじ疵を検出する試験を行った。
（１）鋼管の材質：オーステナイト系ステンレス鋼
（２）鋼管の寸法：外径４４．５ｍｍ、肉厚５．６ｍｍ
（３）人工きず：深さ０．２８ｍｍ、幅０．５ｍｍ、長さ２５ｍｍ
（４）自然きず（すじ疵）：深さ略０．２ｍｍ
（５）超音波探触子：振動子径１５．８ｍｍ、探傷周波数１０ＭＨｚ、ラインフォーカスタイプ
（６）接触媒質：水（水浸法）
（７）鋼管外面への超音波ビームの入射角度：約１８°（屈折角は４５°）
【００４９】
試験に際しては、まず最初に、鋼管の内面に該鋼管の軸方向に延びる上記の人工きず（５％ノッチ）を設け、該人工きずからのエコー信号をエコー信号検出部２１４で検出できるように、探傷ゲート設定部２１３で探傷ゲートを設定した。
【００５０】
次に、検出すべき欠陥の深さ（本試験では、０．１４ｍｍに設定した）に対応する高さのエコー信号を検出できるように、下記の式（１）に基づき、エコー信号検出部２１４でしきい値を設定した。探傷感度は、人工きずからのエコー信号を検出したときと同じ探傷感度を用いた。
しきい値＝（検出すべき欠陥の深さ／人工きずの深さ）×人工きずからのエコー信号の高さ  ・・・  （１）
すなわち、本実施例では、
しきい値＝（０．１４ｍｍ／０．２８ｍｍ）×人工きずからのエコー信号の高さ
＝１／２×人工きずからのエコー信号の高さ
であり、人工きず（５％ノッチ）からのエコー信号の高さの１／２をしきい値とした。
【００５１】
そして、鋼管を回転速度６５ｒｐｍで周方向に回転させながら、送りピッチ１０ｍｍ／ｒｅｖで軸方向に移動させて、超音波探傷を行った。なお、エコー信号検出部２１４におけるピークホールドの時間は０．７ｍｓｅｃに設定した。エコー信号が検出された鋼管の部位が表された画像データを構成する１画素の周方向長さは、１．０５ｍｍである。また、１画素の軸方向長さは、１０ｍｍである。図３（ｂ）に示す近傍画素領域は、Ｍ＝１０画素（長さに換算すると１０．５ｍｍ）、Ｎ＝５画素（長さに換算すると５０ｍｍ）に設定した。そして、欠陥画素領域の長さが３００ｍｍ以上の場合に、欠陥が存在すると判定した。
【００５２】
図４は、本実施例の試験結果を示す。具体的には、図４は、画像データ形成部２３１で形成される画像データを示す。図４に示すように、検出したエコー信号の中には、すじ疵からのエコー信号の他、ノイズ信号も含まれているが、管の軸方向への連続性を判断することにより、ノイズ信号とすじ疵からのエコー信号とを判別することが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明における探傷ゲート、探傷感度及びしきい値の設定方法を説明する説明図である。
【図３】図３は、本発明における欠陥判定方法を説明する説明図である。図３（ａ）は、画像データの形成方法を示す説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の領域Ａを拡大した図であり、本発明における画像処理方法を説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施例の試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・超音波探触子
２・・・信号処理手段
２１・・・超音波探傷器
２２・・・Ａ／Ｄ変換器
２３・・・演算処理装置
１００・・・超音波探傷装置
２１１・・・発振器
２１２・・・増幅器
２１３・・・探傷ゲート設定部
２１４・・・エコー信号検出部
２３１・・・エコー信号位置検出部
２３２・・・画像データ形成部
２３３・・・欠陥判定部
Ｐ・・・管
【図１】
2009236794.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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