技術紹介

リフトオフに依存しない PEC 減肉評価方法の検討
三浦かさね *1

前角Miura Kasane

Maezumi Takahiro

水上孝一

*3

Mizukami Koichi

藤原貴弘 *2
貢

大森征一 *1

Oomori Seiichi*4

Fujiwara Mitsugu

田中孝治 *5

Tanaka Koji

近年、プラント配管等の減肉検査方法として、パルス渦電流探傷（PEC）が注目されている。現在よく用いられる超音波検査法では、保温材等の除去や接触媒質の使用が必要であるが、PEC では非接触による探傷が可能ため、このような作業が不要である。しかし、PEC では、リフトオフによる測定値の変化が一つの課題とされている。当社では、これまでに愛媛大学との共同研究により開発したプローブで、模擬試験（1）片を用いた PEC 減肉測定試験を報告している 。本稿では、それらの試験結果を基に、リフトオフに依存しない PEC 減肉評価方法を検討した。
キーワード：パルス渦電流探傷、PEC、減肉検査、リフトオフ、減肉評価方法として注目されている。

1. はじめに

しかし一方で、PEC による減肉測定では、リフ発電設備・化学プラント等おける配管の減肉現トオフによる測定値の変化が課題とされている。

象は、運用・管理における重要な一つの問題であ

そのため、これまでに、リフトオフの影響を受ける。そのため、配管外面における保温材の下の腐ない配管肉厚との相関パラメータ が検討・報告

（2）

（4）

（3）

食や 、配管内面における流れ加速腐食 等に起されている。

因する減肉や破損の防止には、定期的な検査が必

本稿では、PEC を用いた減肉測定における、リ要である。一般に配管減肉の検査には、超音波検フトオフ補正を必要としない評価方法の検討結果

査法や X 線検査法が用いられているが、超音波検を紹介する。

査法には外装板金と保温材を外す工程や、接触媒

2. PEC による減肉検出原理

質の塗布や除去の必要性から、検査時間およびコ（4）

ストに課題がある 。また、X 線検査法は、放射線PEC では、励磁コイルに低周波数のパルス電流管理上の難しさから適用範囲が限られる。これらを流すと、減衰が小さい渦電流が生じ、表面よりに対して、PEC は非接触検査が可能かつ放射線管も深い部分まで浸透する。図 1 に示すように、渦理が不要なため、今後の有力な配管減肉検査手法

電流の浸透可能な範囲に裏面がある場合は、裏面*1：検査事業部 技術部 NDE グループ
*2：元検査事業部 技術部 NDE グループ （現株式会社 IHI 技術開発本部 技術基盤センター 生産プロセスグループ）*3：国立大学法人愛媛大学 理工学研究科 生産環境工学専攻 機械工学講座 講師 博士（工学）*4：検査事業部 技師長*5：検査事業部 技術部 部長—

3—

IIC REVIEW/2022/04. No.67

プローブ
検出電圧

渦電流

BA
減肉

図1AB

時間

PEC を用いた減肉検出概念図に達した渦電流は急激に減衰し、その減衰時間は試験片表面に渦電流が生じると、周囲の磁場変化

図 1 の B に示すように、板厚が大きいほど長くなにより、検出コイルには検出電圧が生じる。検出る。減肉部の残厚は、渦電流の減衰過程を検出コ電圧はプリアンプで増幅し、ローパスフィルタとイルに生じる電圧の減衰時間として観測することUSB オシロスコープを通して PC に表示した。

により、測定することができる。
3.2 試験片3. 試験方法

本試験では、図 3 に示す SS400 階段状減肉模擬

試験方法は、3.1 節～ 3.4 節に示す試験条件を設

試験片の模擬減肉部の板厚 t2、t3、t4、t5 につい定し、試験片の模擬減肉部の板厚 t = 2mm（t2）、て測定した。試験片寸法は、縦 300mm × 横 600mm、3mm（t3）、4mm（t4）、5mm（t5）における検出電圧の健全部の板厚は 6mm である。各模擬減肉部を模経時変化を求めた。

擬した寸法は、縦 150mm × 横 150mm である。

3.1 使用機器

3.3 測定条件使用した機器を図 2 に示す。また、機器の構成

本試験は、以下の条件で実施した。

および試験手順を以下に示す。

（1）励磁周波数：10Hz

く

矩形パルス波はファンクションジェネレータで（2）励磁電圧：± 530mV × 20 倍増幅生成し、パワーアンプで増幅してプローブの励磁（3）検出電圧増幅率：50 倍コイルへ出力した。励磁コイルによる電磁誘導で（4）ローパスフィルタ：100kHz

ファンクションジェネレータ
プリアンプ

PC

パワーアンププローブ
ローパスフィルタ

図2—

USBオシロスコープ

使用機器
4—

図3

試験体

（5）測定範囲：20mVた各区間の平均値を、各区間の最終時間にプロッ（6）測定開始：矩形パルス波形の立下りから 100msトしたもの）と加算平均（20 回測定の平均値をプ後（図 4）ロットしたもの）を用いた。

リフトオフの再現にはアクリル板を使用し、各4. リフトオフに依存しない PEC 減肉評価方法の  検討

板厚におけるリフトオフ 0mm（Lif.0）、5mm（Lif.5）、

図 5 に板厚 t2、t3、t4、t5 における検出電圧の10mm（Lif.10）のデータを取得した。

減衰を示す。検出電圧 20mV 以下における減衰す3.4 信号処理る時間は、リフトオフにより多少異なるが、全体信号処理には、移動平均（一定時間で区切られ立下り的に板厚が小さいほど早い傾向が見られた。減衰する時間への影響は、図 5 に示すように、リフト100μs 測定開始

オフよりも板厚による違いの方が大きいことがわ

530mVかる。しかし、板厚ごとにリフトオフによる減衰の差が見られるため、検出電圧のしきい値による次の 3 つのパターンで整理した。

0mV（1）しきい値到達時間（2）しきい値到達時間差-530mV-50ms

図4（3）検出電圧の積分値

0ms

測定開始のタイミング

図5

検出電圧の減衰—5—

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4.1 しきい値到達時間による評価方法

別可能と予想した。検出電圧のしきい値が 5mV、しきい値到達時間による評価は、いずれかのし10mV、19mV の場合のしきい値到達時間とリフトきい値により、各板厚でリフトオフに関係なく識オフの関係を図 6 ～図 8 に示す。図 6 より、しき12リフトオフ[mm]108t4 Lif.5

6t2t34t4t520t5 Lif.0
00.0050.010.015

0.020.025

しきい値到達時間[s]図6

しきい値到達時間とリフトオフの関係（5mV）

12t5 Lif.10

リフトオフ[mm]108t4 Lif.5

6t34t420t2

t5 Lif.0
00.002

0.004

0.006

0.008

0.010.012

0.014

t50.016

しきい値到達時間[s]図7

しきい値到達時間とリフトオフの関係（10mV）12t4 Lif.10
t5 Lif.10

リフトオフ[mm]108t3 Lif.5

6t2
t34t420t5

t4 Lif.0
t5 Lif.0
00.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

しきい値到達時間[s]図8

しきい値到達時間とリフトオフの関係（19mV）—6—

い値 5mV の t4 Lif.5 と t5 Lif.0 では、しきい値到達の変化をしきい値到達時間の差分で評価した。

時間にほとんど差が見られなかった。図 7 より、

図 10 に、板厚 t2、t3、t4、t5 におけるしきい値

しきい値 10mV の t4 Lif.5 と t5 Lif.0、t5 Lif.10 では、到達時間差とリフトオフの関係を示す。t2 Lif.5 としきい値到達時間にほとんど差が見られなかっt3 Lif.0、t3 Lif.10 は、しきい値到達時間差にほとた。図 8 より、しきい値 19mV の t3 Lif.5 と t4 Lif.0、んど差がなく、リフトオフによるしきい値到達時

t4 Lif.10、t5 Lif.0、t5 Lif.10 は、しきい値到達時間間差のばらつきは、異なる板厚で重複し、明確ににほとんど差が見られなかった。

分離できなかった。

リフトオフによるしきい値到達時間のばらつき
4.3 検出電圧の積分値による評価方法

は、異なる板厚で重複し、明確に分離できなかった。

図 11 に示す検出電圧の減衰変化の積分値による4.2 しきい値到達時間差による評価方法

評価方法では、検出電圧のしきい値 1 を 5mV、し図 9 に、しきい値到達時間差による評価方法を

きい値 2 を 19mV とし、検出電圧の減衰過程の変示す。検出電圧に 2 つのしきい値を設け、しきい化を時間の差分ではなく面積の差分として評価し値 1 を 5mV、しきい値 2 を 19mV とし、検出電圧た。図 12 に、板厚 t2、t3、t4、t5 における積分値

図9

しきい値到達時間差

12t3 Lif.10

リフトオフ[mm]108t2 Lif.5

6t2
t34t40t5

t3 Lif.0

200.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

しきい値到達時間差[s]

図 10

しきい値到達時間差とリフトオフの関係（しきい値 1：5mV、しきい値 2：19mV）—

7—

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図 11

積分値

12

リフトオフ[mm]108t26t34t4
t52000.020.040.06

0.080.1

積分値[s・mV]

図 12

積分値とリフトオフの関係（しきい値 1：5mV、しきい値 2：19mV）とリフトオフの関係を示す。リフトオフによる積積分値と板厚の関係を示す。リフトオフを変化さ分値のばらつきは、異なる板厚で重複せず明確にせても、積分値と板厚に比例関係が成り立ち、積分離できた。また、図 13 に各リフトオフにおける分値は減肉評価のパラメータとなると考えられる。

6板厚[mm]54Lif.0

3

Lif.52Lif.10
線形 (近似曲線)

1000.020.040.06

0.080.1

積分値[s・mV]

図 13

積分値と板厚の関係（しきい値 1：5mV、しきい値 2：19mV）—8—

5. まとめ

参考文献

リフトオフに依存しない PEC 減肉評価方法と（1） 前角貴弘、北園夏未、大森真実、水上孝一、

して 3 つの方法を検討した結果、リフトオフによ佐々木孝明：パルス渦流探傷試験（PEC 法）をるばらつきが最も小さい評価方法は、積分値によ用 い た 減 肉 検 査 の 基 礎 検 討、IIC REVIEW、る評価方法であった。本検討では、各板厚におけNo.64、2020/04、pp.8-12

る積分値を求めることにより、リフトオフに依存（2） 川野浩二：配管保温材下腐食（CUI）診断技術

しない減肉評価が可能であることが示唆された。と評価、検査技術、Vol.13、No.3、2008、pp.25-

今後は、板厚の適用範囲およびリフトオフの限30界距離について、具体的に調べて積分値による評（3） 椿崎仙市、高田政治ほか：火力プラント水処価方法の適用対象を広げる。なお、本検討内容に理における脱ヒドラジンへの取組み、三菱重ついては、現在特許出願中である。

工技報、Vol.46、No.2、2009（4） 程衛英、古村一朗：パルス渦電流試験法による減厚評価のシミュレーション解析、溶接・非 破 壊 検 査 技 術 セ ン タ ー 技 術 レ ビ ュ ー、
Vol.7、2011、pp.18-24

元検査事業部 技術部
NDE グループ （現株式会社 IHI
技術開発本部 技術基盤センター
生産プロセスグループ）

検査事業部
技術部
NDE グループ三浦 かさね前角 貴弘

TEL. 045-791-3523
FAX. 045-791-3547

TEL. 045-791-3523
FAX. 045-791-3547

検査事業部
技術部
NDE グループ

国立大学法人愛媛大学
理工学研究科 生産環境工学専攻
機械工学講座 講師 博士（工学）

大森 征一

水上 孝一

TEL. 045-791-3523
FAX. 045-791-3547

TEL. 089-927-9729
FAX. 089-927-9729

検査事業部
技師長

検査事業部
技術部
部長

藤原貢

田中 孝治

TEL. 045-791-3523
FAX. 045-791-3547

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