JPH10274642A - 超音波センサ、探傷検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管に生じた内外面腐食減肉の検査に対し
て、作業性及び検査精度を向上し、より安全にかつ短時
間にて探傷検査が行える超音波センサ、探傷検査装置及
び探傷検査方法を提供する。 【解決手段】 超音波センサ５０に備わる送信側振動子
１１から管１の周方向へ超音波ビームを出射して一周さ
せ受信側振動子１２にてこれを受信して、受信した超音
波ビームに基づき演算装置６０にて被検査箇所の腐食量
を演算する。このように超音波ビームを一周させること
から、超音波センサの設置場所が限定されず、作業性及
び検査精度を向上し、より安全にかつ短時間にて探傷検
査を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、石油精
製，石油化学等の化学プラントにおいて多用されてい
る、原材料や燃料移送用の例えば配管と、該配管を支え
る、架台やラックと呼称される、配管支持部材との接触
部、等における配管の探傷検査を行う超音波センサ、探
傷検査装置及び探傷検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】各種プ
ラントにおける配管は、例えば架台やラックと呼称され
る梁にて支持されている。よって、特に屋外配管であっ
てさらにほぼ水平方向に延在するような配管の場合に
は、配管と上記梁との接触部分には雨水等が溜まり易
く、したがって、配管と上記梁との接触部分では配管の
外面が腐食し配管の減肉が発生し易い。このような配管
と上記梁との接触部分における当該配管の外面腐食の検
出方法として例えば、図２３及び図２４に示す方法があ
る。図２３に示す方法は、いわゆる軸方向斜角２探触子
法と呼ばれるもので、被検査箇所となる管１と支持部材
４との接触箇所を間に挟みかつ上記接触箇所を超音波ビ
ームが管１の軸方向に沿って通過するように、管１の軸
方向に沿って超音波ビームの送信機５０１と受信機５０
２とを設置して検査する方法である。この方法では、図
示するように管１の肉厚部分を超音波ビームが管１の内
周面と外周面とでＶ字状に反射しながら進むため原理的
に検出精度及び評価精度が良くなく、又、探傷面の粗さ
の影響を受け超音波ビームの伝搬性が良くなく、さら
に、管１の下部での作業となり作業姿勢が悪く安全性、
能率性に欠けるという問題がある。図２４に示す方法
は、いわゆる放射線法と呼ばれるもので、被検査箇所に
対して放射線検査装置５０３から放射線を照射し欠陥を
フィルム５０４へ撮影する方法である。この方法では、
撮影装置の配置の関係から狭隘部には適用できず、又、
作業自体大掛かりとなり携帯性、安全性に欠け、さらに
被検査箇所に発錆があると減肉との識別ができないとい
う問題がある。このように、配管と梁との接触部分にお
ける当該配管の外面腐食の非破壊的な検査手法が未だ十
分に確立されていない。したがって、上記外面腐食の検
査方法としては、梁に対して配管を吊り上げて、上記接
触部分の外面腐食の有無を目視にて確認する方法に頼ら
ざるを得ないのが実情である。このような目視検査は、
検査能率が悪く、かつコストが高いという問題がある。
又、配管を吊り上げることから、配管復旧後において内
部流体のリークが発生することもあり、さらには、狭隘
箇所の配管や大口径の配管については吊り上げること自
体が困難であり、目視検査も行えないという問題があ
る。本発明はこのような問題点を解決するためになされ
たもので、筒状体又は管に生じた内外面における腐食及
び減肉の検査に対して、作業性及び検査精度を向上し、
より安全にかつ短時間にて探傷検査が行える超音波セン
サ、探傷検査装置及び探傷検査方法を提供することを目
的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１態様の超音
波センサは、検査対象物である筒状体の軸方向に沿って
該筒状体の周囲面を移動され当該筒状体の被検査箇所で
ある肉厚部分の探傷を行う超音波センサであって、上記
筒状体の周囲面に設置され上記筒状体の周囲に沿って探
傷用の超音波ビームを出射し、かつ出射された超音波ビ
ームが上記被検査箇所において少なくとも当該被検査箇
所を含む範囲に拡散する位置に配置される送信側振動子
と、上記筒状体の周囲面に設置されかつ上記送信側振動
子における上記軸方向への移動に対して上記送信側振動
子との配置関係が相対的に変化することなく設置されか
つ上記送信側振動子に対して上記被検査箇所を間に挟ん
で配置され、かつ上記送信側振動子から出射され上記被
検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受信する
受信側振動子と、を備えたことを特徴とする。

【０００４】本発明の第２態様の探傷検査装置は、検査
対象物である筒状体の軸方向に沿って該筒状体の周囲面
を移動され当該筒状体の被検査箇所である肉厚部分の探
傷を行う超音波センサと、演算装置とを備えた探傷検査
装置において、上記超音波センサは、上記筒状体の周囲
面に設置され上記筒状体の周囲に沿って当該筒状体を一
周する探傷用の超音波ビームを出射し、かつ出射された
超音波ビームが上記被検査箇所において少なくとも当該
被検査箇所を含む範囲に拡散する位置に配置される送信
側振動子と、上記筒状体の周囲面に設置されかつ上記送
信側振動子における上記軸方向への移動に対して上記送
信側振動子との配置関係が相対的に変化することなく設
置され、かつ上記送信側振動子から出射され上記筒状体
を一周して上記被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波
ビームを受信する受信側振動子と、を有し、上記演算装
置は、上記受信側振動子にて受信した上記入射超音波ビ
ームに基づき、上記被検査箇所の腐食量を演算する、こ
とを特徴とする。

【０００５】本発明の第３態様の探傷検査装置は、検査
対象物である管の被検査箇所である肉厚部分の探傷を行
う超音波センサと、演算装置とを備えた探傷検査装置に
おいて、上記超音波センサは、上記管の周面に設置され
上記管の周囲に沿った方向へ探傷用の超音波ビームを出
射し、かつ出射された超音波ビームが上記被検査箇所に
おいて少なくとも当該被検査箇所を含む範囲に拡散する
位置に配置されかつ上記管の直径方向に対して、出射時
の出射超音波ビームの進行方向のなす鋭角が４０〜９０
度内の任意の値をなして配置される送信側振動子と、上
記管の周面に設置されかつ上記送信側振動子における上
記軸方向への移動に対して上記送信側振動子との配置関
係が相対的に変化することなく設置されかつ上記送信側
振動子に対して上記被検査箇所を間に挟んで配置され、
かつ上記送信側振動子から出射され上記管の周囲に沿っ
て進行することで上記被検査箇所の探傷情報を含む入射
超音波ビームを受信し、かつ上記直径方向に対して、上
記入射超音波ビームの進行方向のなす鋭角が４０〜９０
度内の任意の値をなして配置される受信側振動子と、を
有し、上記演算装置は、上記受信側振動子にて受信した
上記入射超音波ビームに基づき、上記被検査箇所の腐食
量を演算することを特徴とする。

【０００６】本発明の第４態様の超音波センサは、検査
対象物である管の軸方向に沿って該管の周面を移動され
当該管の被検査箇所である肉厚部分の探傷を行う超音波
センサであって、上記管の周面に設置され上記管の周囲
に沿って当該管を一周する探傷用の超音波ビームを出射
し、かつ出射された超音波ビームが上記被検査箇所にお
いて少なくとも当該被検査箇所を含む範囲に拡散する位
置に配置されかつ上記管の直径方向に対して、出射時の
出射超音波ビームの進行方向のなす鋭角が４０〜９０度
内の任意の値をなして配置される送信側振動子と、上記
管の周面に設置されかつ上記送信側振動子における上記
軸方向への移動に対して上記送信側振動子との配置関係
が相対的に変化することなく設置され、かつ上記送信側
振動子から出射され上記管を一周して当該管の上記被検
査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受信し、か
つ上記直径方向に対して、上記入射超音波ビームの進行
方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値をなして配
置される受信側振動子と、を備えたことを特徴とする。

【０００７】本発明の第５態様の探傷検査装置は、検査
対象物である管の軸方向に沿って該管の周面を移動され
当該管の被検査箇所である肉厚部分の探傷を行う超音波
センサと、演算装置とを備えた探傷検査装置において、
上記超音波センサは、上記管の周面に設置され上記管の
周囲に沿って当該管を一周する探傷用の超音波ビームを
出射し、かつ出射された超音波ビームが上記被検査箇所
において少なくとも当該被検査箇所を含む範囲に拡散す
る位置に配置され、かつ上記管の直径方向に対して、出
射時の出射超音波ビームの進行方向のなす鋭角が４０〜
９０度内の任意の値をなして配置される送信側振動子
と、上記管の周面に設置されかつ上記送信側振動子にお
ける上記軸方向への移動に対して上記送信側振動子との
配置関係が相対的に変化することなく設置され、かつ上
記送信側振動子から出射され上記管を一周して当該管の
上記被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受
信し、かつ上記直径方向に対して、上記入射超音波ビー
ムの進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値を
なして配置される受信側振動子と、を有し、上記演算装
置は、上記受信側振動子にて受信した上記入射超音波ビ
ームに基づき、上記被検査箇所の腐食量を演算する、こ
とを特徴とする。

【０００８】本発明の第６態様の探傷検査方法は、検査
対象物である筒状体の軸方向に沿って該筒状体の周囲面
を移動され当該筒状体の被検査箇所である肉厚部分の探
傷を行う探傷検査方法であって、上記筒状体の周囲面に
設置される送信側振動子から上記筒状体の周囲に沿って
当該筒状体を一周する探傷用の超音波ビームを出射し、
上記筒状体の周囲面に設置される受信側振動子にて、上
記送信側振動子から出射され上記筒状体を一周して上記
被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受信
し、上記送信側振動子と上記受信側振動子との配置関係
を相対的に変化させることなく上記送信側振動子及び上
記受信側振動子を上記軸方向へ移動させ、上記受信側振
動子にて受信した上記入射超音波ビームに基づき、演算
装置にて上記被検査箇所の腐食量を演算する、ことを特
徴とする。

【０００９】本発明の第７態様の探傷検査方法は、検査
対象物である管の軸方向に沿って該管の周面を移動され
当該管の被検査箇所である肉厚部分の探傷を行う探傷検
査方法であって、上記管の周面に設置される送信側振動
子から、上記管の直径方向に対して出射時の出射超音波
ビームの進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の
値をなして上記管の周囲に沿って当該管を一周する探傷
用の超音波ビームを出射し、上記管の周面に設置される
受信側振動子にて、上記送信側振動子から出射され上記
管を一周して当該管の上記被検査箇所の探傷情報を含む
入射超音波ビームであって、上記直径方向に対して該入
射超音波ビームの進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内
の任意の値をなす入射超音波ビームを受信し、上記送信
側振動子と上記受信側振動子との配置関係を相対的に変
化させることなく上記送信側振動子及び上記受信側振動
子を上記軸方向へ移動させ、上記受信側振動子にて受信
した上記入射超音波ビームに基づき、演算装置にて上記
被検査箇所の腐食量を演算する、ことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の超音波セン
サ、探傷検査装置、及び探傷検査方法について、図を参
照しながら以下に説明する。尚、上記超音波センサは、
上記探傷検査装置に備わり、上記探傷検査方法は、上記
探傷検査装置にて実行される。又、各図において、同じ
構成部分については同じ符号を付している。又、以下の
説明では、鋼管を例に採り説明するが、本実施形態の超
音波センサ及び探傷検査装置は、円筒状の管に限定され
ずに、例えば四角パイプのような多角形の筒状体にも適
用することができる。このような本実施形態の超音波セ
ンサ、探傷検査装置、及び探傷検査方法は、図１に示す
ように、被検査箇所である管１の肉厚部分２における減
肉部３の存在の有無、その位置、及びその減肉量を検査
する場合を例に採り、その検査方法としては、管１の周
方向に超音波ビームを発し、好ましくは一周してきた探
傷情報を含む超音波ビームを受信し、該受信した超音波
ビームに基づき解析を行うものである。尚、上記減肉部
３の発生原因は問わないが、図１に示すように、例えば
梁のような管１の支持部材４と管１との接触部５におけ
る肉厚部分２の外面腐食が考えられる。又、後述するよ
うに、本実施形態の超音波センサ、探傷検査装置、及び
探傷検査方法による検査対象は、上記減肉部３に限定さ
れるものではない。又、本明細書において上記「一周」
とは、上記超音波ビームの発生位置と受信位置とが筒状
体の周囲方向にずれることなく完全に一致する場合はも
ちろんのこと、詳細後述するが例えば図１に示すように
本実施形態における探触子３０の場合のように送信側振
動子１１と受信側振動子１６とが管１の周方向に若干ず
れて配置され超音波ビームは３６０度に相当する一周を
越えて進む場合や、逆に超音波ビームが３６０度に相当
する一周に満たないで進むように探触子内に送信側振動
子と受信側振動子とが設置されている場合をも含む概念
である。

【００１１】図１に示すように、本実施形態の探傷検査
装置１０１は、大別すると、超音波センサ５０と、演算
装置６０とを備え、さらに演算装置６０には、表示装置
７０、印字装置８０、記憶装置９０が接続される構成を
なす。又、上記超音波センサ５０には、送信側振動子１
１及び受信側振動子１６を有し、管１の周面１ａに接触
する探触子３０と、上記送信側振動子１１へ電力を供給
し、一方上記受信側振動子１６から超音波の供給を受け
る超音波送受信装置４０とを備える。尚、超音波送受信
装置４０と、送信側振動子１１及び受信側振動子１６と
はそれぞれ超音波ケーブルを介して接続され、送信側振
動子１１は上記電力供給により超音波ビームを出射し、
受信側振動子１６は超音波ビームを受信しこれを電気信
号に変換して送出する。以下、これらについて詳しく説
明する。

【００１２】超音波センサ５０を構成する探触子３０に
ついて図２を参照して説明する。本実施形態における探
触子３０は、内部に送信側振動子１１をモールドした角
棒状の送信側探触子１２と、送信側探触子１２と同形状
にてなり内部に受信側振動子１６をモールドした受信側
探触子１７とが、互いの長手方向の側面を混信防止膜１
５を介在させて張り合わせた構成をなす。上記送信側探
触子１２及び受信側探触子１７はともに、幅寸法Iが２
５ｍｍ以下、高さ寸法IIが約２５ｍｍ、長さ寸法IIIが
４５ｍｍ以下の大きさであって、主にアクリル樹脂にて
成形されている。又、上記混信防止膜１５は、合成ゴム
にてなり、送信側振動子１１及び受信側振動子１６にお
いて超音波の混信を防止するためのものである。又、検
査時には、送信側探触子１２及び受信側探触子１７の上
記寸法IIIに対応する長手方向を管１の周面１ａに対す
る接線方向に沿わせて探触子３０は配置され、送信側振
動子１１及び受信側振動子１６は、管１の軸方向に互い
に離れた位置に配置される。又、図４に示すように、送
信側振動子１１は管１の肉厚部分２へ向かって超音波ビ
ームを出射するように、又、受信側振動子１６は肉厚部
分２から超音波ビームを受信するように、送信側振動子
１１及び受信側振動子１６はそれぞれ配向されている。
又、送信側振動子１１は、超音波送受信装置４０から供
給される電力により２ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数にて
なる超音波ビームを出射するものである。

【００１３】又、一般的に超音波振動子には、形状が平
面又は凸面を有するタイプと、曲面又は凹面を有するタ
イプとがあり、上記平面又は凸面タイプでは出射された
超音波ビームはその進行方向に沿って拡散していき、一
方、上記曲面又は凹面タイプでは、ある特定範囲での欠
陥検出性能を上げるため、出射された超音波ビームは収
束される。本実施形態では、例えば図２に示すように、
超音波振動子は平面形状であり、よって出射された超音
波ビームは拡散していく。本実施形態において、超音波
ビームが拡散するタイプの送信側振動子１１を使用する
理由を以下に示す。超音波ビームが拡散しないタイプの
場合、例えば管の内外面で反射した超音波が減肉部分に
到達したときでも超音波ビームの拡がりが少なく、受信
される超音波の強度は減肉部分の存在位置によって大き
く変動する。よって、一度の探傷走査では減肉を見逃す
可能性があるとともに、減肉評価が複雑になる恐れがあ
る。これに対し超音波ビームが拡散するタイプでは、超
音波が減肉部分に到達した時点では超音波ビームは十分
な拡がりを持ち、よって受信される超音波の強度は減肉
部分の存在位置に左右されにくく、一度の走査で探傷が
可能であり減肉評価も容易になる。よって本実施形態で
は、平面形状の振動子１１を採用している。

【００１４】さらに、送信側振動子１１及び受信側振動
子１６はそれぞれ以下のように配向されている。即ち、
送信側振動子１１は、送信側振動子１１から出射された
ときの超音波ビームである出射超音波ビーム１３の進行
方向が管１の直径方向に対してなす鋭角θが４０〜９０
度内の任意の値をなすように配向され、又、受信側振動
子１６は、受信側振動子１６へ入射する超音波ビームで
ある入射超音波ビーム１８の進行方法が管１の直径方向
に対してなす鋭角θが４０〜９０度内の任意の値にて、
送信側振動子１１とは相反する方向に配向される。尚、
図１４に示すように、出射超音波ビーム１３の進行方向
が管１の直径方向に対してなす鋭角θ₁の値と、受信側
振動子１６へ入射する超音波ビームである入射超音波ビ
ーム１８の進行方法が管１の直径方向に対してなす鋭角
θ₂の値とを異ならせても問題は生じない。しかしなが
ら、探触子の製造の容易さ等を考慮して上記鋭角θ₁と
上記鋭角θ₂とは、図４に示すように、同一値であるの
が好ましい。即ち、上記出射超音波ビーム１３の進行方
向が上記直径方向に対してなす鋭角を例えば４５度に設
定して送信側振動子１１が配置される場合には、受信側
振動子１６においても、上記直径方向に対して上記入射
超音波ビームの進行方向のなす鋭角が４５度となるよう
に、受信側振動子１６は配置することができる。尚、本
実施形態では、上記鋭角θ₁と上記鋭角θ₂とは同一値で
ある場合を例に採っている。尚、上記鋭角θ₁及びθ₂の
値は、送信側振動子１１から出射された超音波ビームが
管１の周方向に沿って進行し受信側振動子１６にて受信
され、かつ減肉量が最も高精度にて検出可能なように、
検査される管１の管径サイズや、肉厚の大きさに応じ
て、実験データに基づき設定される。

【００１５】上記鋭角θ₁及びθ₂値の選定方法について
図１５及び図１６を参照して説明する。管１の外径
（Ｄ）、肉厚（ｔ）、及び角度θ_Tによって、以下の２
つの場合が考えられる。第１は、図１５に示すように、
ｔ≧Ｘの場合、即ち超音波ビームが管１の内周面１ｂで
反射しない場合であり、第２は図１６に示すようにｔ＜
Ｘの場合、即ち超音波ビームが管１の内周面１ｂで反射
する場合である。ここで、上記Ｘは、式、Ｘ＝Ｄ（１−
ｃｏｓ（９０−θ_T））／２にて算出される値である。
通常、プラントに使用される配管は、日本工業規格（Ｊ
ＩＳ）に規定されているものを使用しているので、検査
を行う配管の外径寸法や肉厚寸法を上記ＪＩＳ規格を参
照して、上記鋭角θを決定する。出願人の実験等による
経験に基づくと、管１の腐食等の被検査箇所が管１の外
周面１ａ側に存在する場合、超音波ビームは上記外周面
１ａにて反射しながら外周面１ａの近傍に沿って管１の
周方向に進めばよいので、上述の第１のｔ≧Ｘの場合、
即ち超音波ビームが管１の内周面１ｂで反射しない場合
を選択する。よって上記鋭角θ₁及びθ₂は比較的大きな
値を選択することになる。一方、管１の腐食等の被検査
箇所が管１の内周面１ｂ側に存在する場合には、超音波
ビームを内周面１ｂに反射させながら管１の周方向に進
ませる必要があるので、上述の第２のｔ＜Ｘの場合、即
ち超音波ビームが管１の内周面１ｂで反射する場合を選
択する。よって上記鋭角θ₁及びθ₂は比較的小さな値を
選択することになる。具体的には、管の肉厚を表すＳｃ
ｈ値が８０以上の配管が使用されることは稀であり、よ
って肉厚寸法としては約２５ｍｍ以下の場合がほとんど
であるので、上述した、管１の内周面１ｂの近傍にある
欠陥を検出する場合も含めて管の肉厚部分に存在する欠
陥を検出する場合には、上記鋭角θ₁及びθ₂値としては
４０〜７５度程度の任意の値を選択することで、ほとん
どの管について検査を行うことができる。しかしなが
ら、直径１０００ｍｍを越えるような大径管や、管の外
周面近傍のみを検査する場合には、上記鋭角θ₁及びθ₂
は約７５〜９０度の値を選択する。

【００１６】又、上述したように、送信側振動子１１及
び受信側振動子１６は、それぞれ送信側探触子１２及び
受信側探触子１７にそれぞれモールドされているので、
管１の管径サイズや、肉厚の大きさに応じて最適な上記
鋭角θ₁及びθ₂の値となるように送信側振動子１１及び
受信側振動子１６が配向されモールドされた各種の探触
子３０が予め用意されている。

【００１７】又、上述のように、本実施形態では超音波
ビームが拡散するタイプの送信側振動子１１を使用して
おり、欠陥部分を超音波ビームが必ず通過するために、
送信側振動子１１から送出された超音波ビームが上記減
肉部３のような被検査箇所において少なくとも当該被検
査箇所を含む範囲に好ましくは管１の肉厚部分２の全体
に拡散する、周面１ａ上の位置に送信側振動子１１を配
置する必要がある。このような位置に送信側振動子１１
を配置することで、上記被検査箇所において超音波ビー
ムは十分な広がりを持つため、受信側振動子１６にて受
信される超音波ビームの強度は、管１における例えば減
肉部３の存在位置に左右されにくくなるとともに、一度
の走査で管１の全周にわたる探傷検査が可能となる。さ
らに、上記被検査箇所において超音波ビームが十分な広
がりを持つ位置に配置された送信側振動子１１に対し
て、上記被検査箇所を間に挟み、管１の周方向に沿って
半周以上離れた位置に受信側振動子１６を配置するのが
好ましい。又、このように送信側振動子１１と受信側振
動子１６とが周方向に比較的離れて配置される場合にお
いても、送信側振動子１１と受信側振動子１６とは連結
され、好ましくは一体的に成形され、送信側振動子１１
及び受信側振動子１６が一体的に管１の軸方向に移動可
能なように構成する必要がある。

【００１８】ここで、送信側振動子１１と受信側振動子
１６とを上記半周以上離れて配置するのが好ましい理由
を以下に説明する。送信側振動子１１は、一定方向に超
音波を強く放射する性質、いわゆる指向性を有する。送
信側振動子１１から被検査箇所まで十分に離れている場
合、超音波は中心軸（音軸）上がもっとも強く、上記音
軸から離れるに従って急激に弱くなる。この特性は、振
動子の形状が大きいほど、又、超音波の周波数が高いほ
ど著しくなる。上記音軸上の音圧を１として、注目する
角度における上記音圧を表す関数が指向計数と呼ばれ、
方形形状の振動子の場合には、上記指向計数Ｄ_Rは、Ｄ_R
＝Ｓｉｎ（ｋａ・Ｓｉｎφ）／（ｋａ・Ｓｉｎφ）、に
て表すことができる。ここで上記ｋ＝２π／λ、λは超
音波の波長、ａは振動子の径の１／２（振動子が方形の
場合、一辺の長さの１／２）、である。上記式から、Ｄ
_R＝０（音圧が０）となるのはｋａ・Ｓｉｎφ＝πの場
合であり、φ₀＝Ｓｉｎ^-1λ／２ａ（ｒａｄ）≒５７λ
／２ａ（度）、となる。例として、超音波の周波数５Ｍ
Ｈｚ、正方形平板状の振動子でそのサイズが１０ｍｍ×
ｌＯｍｍ、入射角度７０度の超音波斜角探触子を使用す
る場合を考えると、上記φ₀＝３．６８度となる。実際
には、Ｄ_R＝０では探傷は不可能であるので、現実的に
は後述するエコー高さが−６ｄＢ、つまり上記音軸上の
音圧のほぼ半分程度となる値が探傷可能な目安とされる
ことから、これを計算すると、φ_-6＝１．６度となる。
即ち、上記探触子から射出される超音波は、入射角度を
７０度としているので計算上、６８．４〜７１．６度の
広がりを持つことになる。次に、この値を基に、超音波
のビームの広がり幅について図２１を参照して考える。
尚、超音波斜角探傷法では図２１に示すような記号が使
われ、又、説明の簡略化のため図２１では平板を例に採
る。ここで、θ：入射角度、Ｙ：探触子〜被検査箇所の
傷までの距離、Ｗ：ビーム路程，つまり超音波の進んだ
距離、ｄ：被検査箇所における傷の深さ、である。上述
のように、超音波はθ＝６８．４〜７１．６度の範囲の
広がりを有し、例えばＹ＝１００ｍｍの位置では、Ｗ＝
１００／ｓｉｎ７０＝１０６ｍｍであり、ｄ₁＝Ｗ・Ｃ
ＯＳθ＝１０６・ＣＯＳ６８．４＝３６．８ｍｍ、ｄ₂
＝Ｗ・ＣＯＳθ＝１０６・ＣＯＳ７１．６＝３１．５ｍ
ｍ、となる。よって上記Ｙ＝１００ｍｍの位置では、超
音波は、上記ｄ₁−ｄ₂＝５．３ｍｍの幅を持っているこ
とになる。

【００１９】実際の配管の場合を考える。例として６
Ｂ，Ｓｃｈ４０（外径１６５．２ｍｍ、肉厚７．１ｍ
ｍ）の管において、被検査箇所を中心として該管の周方
向にそれぞれ１／４周の位置に送信側振動子及び受信側
振動子を配置したとする。よって送信側振動子と受信側
振動子との間は、半周離れている。この場合、外周長さ
＝１６５．２×π＝５１８．９ｍｍであり、１／４周で
は、約１３０ｍｍとなる。尚、該１３０ｍｍが上記
「Ｙ」に対応する。Ｗ＝１３０／ｓｉｎ７０＝１３８ｍ
ｍ、ｄ₁＝Ｗ・ＣＯＳθ＝１３８・ＣＯＳ６８．４＝５
０．８ｍｍ、ｄ₂＝Ｗ・ＣＯＳθ＝１３８・ＣＯＳ７
１．６＝４３．５ｍｍ、となる。よって、上記ｄ₁−ｄ₂
＝７．３ｍｍとなる。したがって、被検査箇所に対して
周方向に１／４周の位置に送信側振動子を配置したとす
ると、上記被検査箇所では、ほぼ当該配管の肉厚全体に
超音波が拡がっていることになる。

【００２０】結果として、６Ｂより大口径の配管の場合
には、送信側振動子から被検査箇所までの距離が少なく
とも１／４周離れていれば、被検査箇所において超音波
は十分に拡散されていると考えられる。又、実際に曲率
を持った配管に探触子を接触させた場合、コンピュータ
によるシミュレーションによれば、超音波の入射点で超
音波は上記計算上よりもさらに広がっている。この傾向
は、曲率が大きければ大きいほど、即ち配管が小径であ
ればあるほど顕著になってくる。したがって、６Ｂより
小口径の配管については、この影響が大きく寄与する。
よって、実際には送信側振動子は、被検査箇所に対して
周方向に１／４周よりも短い位置に配置しても、被検査
箇所において超音波は当該被検査箇所を含む範囲のみな
らず配管の肉厚全体に十分に拡散していると考えられ、
そのような位置に配置される送信側振動子に対して、上
記被検査箇所を間に挟んで周方向へ最低半周離れた位置
に受信側振動子を配置すれば、十分な探傷精度にて探傷
検査が行えることになる。

【００２１】本実施形態では、図１に示すように、被検
査箇所の減肉部３に対して管１のほぼ半周離れた位置に
送信側振動子１１が配置され、かつ該送信側振動子１１
から周方向に１周した位置に受信側振動子１６が配置さ
れているので、減肉部３においては肉厚部分２の全体に
超音波ビームが拡散しており、上述のように一度の走査
で管１の全周にわたる探傷検査が可能である。

【００２２】又、本実施形態では、上述のように送信側
振動子１１と受信側振動子１６とを一体的にモールドし
て探触子３０を作製しているので、送信側振動子１１と
受信側振動子１６との相互の配置関係が相対的に変化す
ることなく、送信側振動子１１及び受信側振動子１６を
管１の軸方向に移動させることができる。したがって、
探傷検査精度が向上するとともに、探傷検査における操
作性を極めて向上させることができる。又、水平方向に
延在する配管はその下部に雨水等が残留しやすく該下部
では外面腐食等を発生している場合が多い。よって、そ
のような外面腐食等を発生している表面に探触子を設置
し管の軸方向に移動させても、表面状態が悪いため検査
精度は悪くなってしまう。しかしながら、配管上面は比
較的表面状態が良いので、本実施形態のように、探触子
３０を用いて超音波ビームを管１の周方向に一周させて
探傷検査を行う場合には、探触子３０を上記配管上面に
設置することができるので高い、検査精度を得ることが
できる。

【００２３】尚、図４に示すように、探触子３０の接触
面３１を管１の周面１ａに直接に接触させた場合、上記
接触面３１と周面１ａとは線接触となり、送信側振動子
１１及び受信側振動子１６に対する超音波ビームの入出
量が少なくなる。よって実際の検査時には、図５に示す
ように、探触子３０はシュー３７を介して管１に載置さ
れる。上記シュー３７は、管１の周面１ａに沿った曲面
をなし上記周面１ａに接触する接触面３７ａと、管１の
軸方向に平行な平面であり探触子３０が載置される載置
面３７ｂとを有しアクリル樹脂にてなる。又、探触子３
０の接触面３１はシュー３７の載置面３７ｂに接着され
る。このようにシュー３７を用いることで、送信側振動
子１１及び受信側振動子１６に対する超音波ビームの入
出量が増え、検査精度を安定させることができるととも
に、管１の周面１ａの曲率に起因する感度低下の補正を
行うこともできる。

【００２４】又、実際の検査時には、図３に示すよう
に、探触子３０を管１の軸方向へ移動させながら探傷を
行うことから、図６に示すような探触子移動治具１５０
が使用される。探触子移動治具１５０は、スライドレー
ル１５１と、該スライドレール１５１に対して滑動可能
に係合するスライドモジュール１５２と、スライドレー
ル１５１のそれぞれの端部に取り付けられるスライドレ
ール１５１を支持する脚部材１５３，１５４とを備え
る。又、スライドモジュール１５２には、シュー３７付
きの探触子３０がアーム１５６を介して取り付けられ
る。又、検査対象の管１が鋼管である場合には、脚部材
１５３，１５４にはそれぞれマグネット１５５，１５５
が取り付けられる。尚、本実施形態において、探触子３
０の上記軸方向への移動速度は、約１０ｍｍ／ｓであ
る。このような探触子移動治具１５０は、例えば管１と
支持部材４との接触部５における減肉を検査する場合に
は、支持部材４の上方を上記軸方向に沿って探触子３０
が通過するように、スライドレール１５１の延在方向を
管１の軸方向に一致させ、マグネット１５５，１５５を
管１に吸着させて探触子移動治具１５０を管１に設置す
る。このような探触子移動治具１５０を使用すれば、ス
ライドモジュール１５２を移動させるだけで容易に減肉
検査を行うことができる。

【００２５】尚、本実施形態では、上述したように、探
触子３０は送信側探触子１２及び受信側探触子１７を張
り合わせた構成にてなるが、図７に示すように、一本の
探触子３５にて、その両端部にそれぞれ送信側振動子１
１と受信側振動子１６とをモールドしたタイプとするこ
ともできる。さらに又、図１７に示すような探触子３８
を用いることもできる。探触子３８では、送信側振動子
１１と受信側振動子１６とは管の軸方向に対して同位置
に配置されている。尚、探触子３５及び探触子３８で
は、上記混信防止膜１５は設けていない。

【００２６】又、図２２に示すように、送信側探触子１
３０と受信側探触子１３１と別個独立させ、これらを管
１の軸方向に離して配置してもよい。この場合、送信側
探触子１３０から出射された超音波は図示するように複
数回の螺旋を描いて受信側探触子１３１に到達する。
又、探傷検査を行うときには、送信側探触子１３０と受
信側探触子１３１とを同期して上記軸方向へ移動する必
要があることから、送信側探触子１３０及び受信側探触
子１３１は連結され一体的に移動可能であるのが好まし
い。

【００２７】次に、演算装置６０について説明する。演
算装置６０は、受信側振動子１６にて受信された超音波
ビームの強度に従い、超音波送受信装置４０から供給さ
れる、図１８及び図１９に示すような電気信号に基づい
て、管１の肉厚部分２の腐食深さを演算する装置であ
る。尚、図１８は、管１に減肉部３が無い場合における
上記電気信号の波形を示しており、図１９は、減肉部３
が有る場合における上記電気信号の波形を示している。
又、演算装置６０は、その演算結果を、ＣＲＴのような
表示装置７０に、管１の軸方向へ探触子３０が移動した
範囲内で最も腐食深さの大きい腐食部分及びその深さを
例えば管１の直径方向の断面図に表して表示可能であ
り、又、管１の軸方向における位置とその位置における
腐食深さとの関係を表した表を印字装置８０にて印字す
ることもできる。又、演算装置６０は、上記演算結果を
例えば半導体メモリを有する記憶装置９０に記憶させ
る。尚、記憶装置９０の具体的構成は上記半導体メモリ
に限定されるものではない。

【００２８】次に、演算装置６０の動作について説明す
る。演算装置６０は、図８に示すように、基本動作とし
て、「前処理」、「主処理」、「後処理」の各動作を行
う。上記「前処理」は、当該探傷検査装置１０１が表示
装置７０、印字装置８０、記憶装置９０等の解析動作に
必要な条件を備えているかを調査し、条件が満たされて
いれば「主処理」を行う準備として各装置に対して初期
設定を行う処理工程である。上記「主処理」には、主な
動作として図９に示すように、「探傷検査」、「ファイ
ル操作」、「印字」、「解析」の各動作がある。「主処
理」が始まった時点で表示装置７０には上記の各々の動
作が選択できるよう表示されており、検査員はキーボー
ド等からの入力により実行したい動作を選択する。上記
「探傷検査」を選択した場合には、図１０に示すよう
に、検査員はまず、ステップ（図内では「Ｓ」にて示
す）１０１にて検査対象物の名称、外径、標準の肉厚、
測定範囲、後述の補正値等の探傷条件の入力を行う。該
入力により演算装置６０は、ステップ１０２にて、「デ
ータ入力前処理」として、探触子３０から超音波送受信
装置４０を介して探傷データを受け取る準備を行い、検
査開始準備が整ったことを表示装置７０の画面に表示し
測定の開始を待つ。

【００２９】検査員が探触子３０の走査を開始すると同
時に、検査員がキーボードの任意のキーを押下すること
により探傷動作が開始される。これによりステップ１０
３にて、超音波センサ５０からは検査している管１を一
周して受信側振動子１６にて受信された超音波ビームの
強度（以下超音波信号強度と称す）が、上記図１８及び
図１９に示すようなアナログ信号として逐次出力され、
演算装置６０は該アナログ信号をデジタル信号に変換し
て超音波信号強度データとして取り込む。尚、図２０に
示す「腐食部エコー高さ」に示す値が上記超音波信号強
度データに相当する。又、上記腐食部エコー高さとは、
例えば図１９に示す上記アナログ信号における、高さIV
に相当する。演算装置６０は、ステップ１０４にて、取
り込んだ上記超音波強度信号データを記憶装置９０に設
けたメモリーに蓄積していくと共に、ステップ１０５に
て減肉量への演算を行い、ステップ１０６にて減肉量デ
ータとして上記メモリーに蓄積する。又、演算装置６０
は、ステップ１０７にて演算の終了毎に表示装置７０に
上記減肉量を表示する。ステップ１０８にて終了判断が
実行され、検査員が探触子３０の走査を終了すると同時
に、キーボードの任意のキーを押下することにより、探
傷動作は終了し「解析」動作に移行する。

【００３０】上記「ファイル操作」では、図１１に示す
ように、検査員は、「既存のファイルを開く」か「新規
に保存する」のいずれかを選択する。「新規に保存す
る」動作は、検査結果を磁気記録装置等に保存する動作
である。まず演算装置６０は、ステップ１１１にて、上
記磁気記録装置等の空き容量が、検査記録を保存するた
めの容量以上であることを確認し、ステップ１１２にて
保存するための領域を確保する。次に、演算装置６０
は、ステップ１１３にて、入力されている探傷条件を上
記磁気記録装置等に保存するとともに、上記メモリーに
蓄積された上記超音波強度信号データを保存する。以上
で「新規に保存する」動作は終了し「主処理」に戻る。
上記「既存のファイルを開く」動作は、検査時に上記磁
気記録装置等に保存したデータを事後に解析する場合に
選択される。検査員により該「既存のファイルを開く」
が選択された場合、演算装置６０は、ステップ１２１に
て、保存されていたファイルから探傷条件を読み出した
後、ステップ１２２にて、上記超音波強度信号データを
読み出し、ステップ１２３にて、上記メモリーに蓄積す
る。ステップ１２４では、上記メモリー内の超音波強度
信号を減肉量に変換し、ステップ１２５にて、上記メモ
リーに蓄積する。以上で「既存のファイルを開く」動作
は終了し「解析」動作に移行する。

【００３１】上記「解析」動作では、演算装置６０は、
図１２に示すようにまずステップ１３１，１３２にて、
上記「探傷検査」もしくは上記「ファイル操作」にて、
あらかじめ上記メモリーに蓄積されている上記探傷条件
及びデータ量に異常がないことを確認する。異常があれ
ばここで動作を中断するが、正常であればステップ１３
３にて上記探傷範囲とデータ量とから個々のデータに対
する管１の軸方向の位置情報を算出し、ステップ１３４
にて、該位置情報と、該位置情報に対応する減肉量とを
表示装置７０に表示する。表示の方法は、横軸に管１の
軸方向の距離、縦軸に減肉量を表示した図（以下、軸方
向断面図と称す）である。次に、演算装置６０は、ステ
ップ１３５にて、最大減肉部と予想される部分を算出
し、最大減肉量及びその位置を表示する。同時に、表示
装置７０の画面には、検査範囲の任意の位置における減
肉量を表示させるため、ステップ１３６にて、上記任意
の位置を指定するためのカーソルを表示し、ステップ１
３７，１３８にて演算装置６０は、検査員が指示したカ
ーソル位置近傍の上記軸方向断面図の拡大表示を行うと
共に当該カーソル位置における減肉量を表示させる。ス
テップ１３９にて解析終了か否かが判断され、解析続行
の場合にはステップ１３８へ戻り、解析終了の場合には
上記主処理へ戻る。上記「印字」動作では、解析の結果
等をプリンターにより印字する。

【００３２】又、「減肉量の計算」、即ち、演算装置６
０において、受信側振動子１６にて受信された超音波ビ
ームに基づく上記腐食深さの演算は、以下に説明する検
量線、及び補正値を使用して行われる。まず、上記検量
線について説明する。管１の管径サイズや、管１の材質
等に対して、種々の腐食深さを有する種々のサンプル用
の管を作成し、これらそれぞれのサンプル管について、
探触子３０を使用してそれぞれ受信される超音波ビーム
の強度に対応する電気信号を予めそれぞれ測定する。そ
してこれらの種々の測定結果に基づき、上記腐食深さと
上記電気信号との関係を表した、図２０の（ｂ）に示す
ような、それぞれの検量線を上記各サンプル管毎に予め
作成し、これらの検量線を表すデータを演算装置６０に
予め格納しておく。尚、このような検量線は、任意に追
加、選択が可能であり、実測結果に基づき修正を施した
検量線を追加することにより特殊な材料、使用条件下等
の検査にも柔軟に対応することができる。

【００３３】次に上記補正値について説明する。同じ管
径サイズ、材質等であり、かつ同じ腐食深さを有するサ
ンプル管においても、新しい管のように、探触子３０が
摺動する該管１の周面１ａが滑らかな場合と、旧管のよ
うに、探触子３０が摺動する周面１ａが腐食している場
合とでは、受信側振動子１６に受信される超音波ビーム
の強度は異なることを出願人は実験の過程で気がつい
た。そこで、探触子３０が摺動する周面１ａの表面粗さ
に拘わらず高精度にて腐食深さを演算することができる
ように、出願人は、探触子３０が摺動する周面１ａの表
面粗さに基づき、上記検量線により演算された腐食深さ
値を補正するための補正値を作成し、該補正値を演算装
置６０に予め格納している。

【００３４】したがって実際の検査時には、図１３に示
すようにまずステップ１４１にて、検査される管１の管
径サイズや材質の情報、さらに上記補正値に対応する情
報であって、探触子３０が摺動する周面１ａの表面粗さ
の情報を、検査員が演算装置６０に入力することで、ス
テップ１４２にて演算装置６０は上記検量線の中から最
適な検量線を自動的に選択する。そして、演算装置６０
は、ステップ１４３にて、選択した検量線を使用して、
受信側振動子１６にて受信された超音波ビームの強度に
対応した電気信号に基づき粗い腐食深さ値を演算し、さ
らに上記粗い腐食深さ値に対して上記補正値に基づく補
正を行うことで、演算結果としての最終的な腐食深さ値
を、ステップ１４４にてバッファに格納する。具体的に
図２０を参照して説明すると、演算装置６０にて上記超
音波信号強度データとして演算された腐食部エコー高さ
の値が例えば０．８であるとき、演算装置６０は、所定
の検量線に基づき上記０．８に対応する推定腐食率４０
％を出力する。

【００３５】以上のように構成される探傷検査装置１０
１における探傷検査動作について説明する。例えば管１
の支持部材４と管１との接触部５における外面腐食の有
無を検査する場合、最も容易に設置可能であることから
図１に示すように、支持部材４に対向する位置に探触子
３０を設置する。ここで、該探触子３０にはシュー３７
を設けたものであり、図６を参照して上述したように探
触子３０は探触子移動治具１５０を用いて管１の周面１
ａに設置するのが便利である。尚、探触子３０の設置位
置は、支持部材４に対向する位置に限定されるものでは
なく、周面１ａにおける任意の位置に設置可能である。
又、使用する探触子３０は、検査する管１の管径等に応
じて、上述の鋭角θが上述の４０〜９０度内となるよう
に配向されモールドされた探触子３０が選択される。次
に、検査員は、上述したように、検査する管１の管径等
の探傷条件の入力を行った後、探触子３０を管１の軸方
向に移動させて探傷データを採集する。よって上述のよ
うに演算装置６０は、減肉量の演算を行いその結果を例
えば表示装置７０に表示し、又、記憶装置９０に格納す
る。このようにして一つの検査箇所に対する探傷検査を
終了する。

【００３６】このように本実施形態の探傷検査装置によ
れば、超音波ビームを管１の周方向に一周させ、一周し
てきた超音波ビームを受信して腐食箇所の減肉量を演算
することから、検査対象物である管１に対して探触子３
０の設置場所が限定されない。但し、上述のように、予
想される腐食箇所での管の肉厚部分において、送信側振
動子１１から送出された超音波ビームが十分に拡散する
箇所に上記送信側振動子１１は配置される必要がある。
例えば、管１の支持部材４と管１との接触部５における
外面腐食を検査する場合、従来のように管１を吊り上げ
る必要はなく、さらに、最も容易に検査作業が行える場
所に探触子３０を設置することができる。例えば水平に
延在する管１にて垂直方向において管１の下部を支持部
材４が支持しているときには、支持部材４に対向する管
１の上部に探触子３０を設置すればよい。さらに又、上
記探触子３０を管１の軸方向に沿って直線状に一度スラ
イド走査させるだけで該管１の腐食減肉の検査を行うこ
とができる。このように本実施形態の探傷検査装置は、
管１の内外面に発生した腐食減肉の検査に対して作業性
を向上させると共に、短時間で探傷検査を行うことを可
能にする。又、配管を吊り上げる必要がないので、安全
に検査が行え、かつ従来発生した漏洩問題の発生もな
い。又、減肉量の演算において、探触子３０を移動させ
る管１の周面１ａの滑らかさに応じて上記補正値を適用
することから、より高い精度にて減肉量を求めることが
できる。又、検査記録は、デジタル情報として保存され
るため、検査記録の保守管理を容易にする。

【００３７】上述の実施形態では、送信側振動子１１か
ら出射された超音波ビームは管１を一周して受信側振動
子１６にて受信されるように構成しているが、超音波ビ
ームは必ずしも管１を一周する必要はない。即ち、管１
の周方向において腐食検査を行う箇所を間に挟むように
して、超音波ビームが管１の好ましくは半周以上にわた
り進むような、例えば３／４周する位置に送信側振動子
１１及び受信側振動子１６を設置してもよい。尚、この
ように、送信側振動子１１を有する送信側探触子１２
と、受信側振動子１６を有する受信側探触子１７とを分
離した状態においても、両者を同期させて管１の軸方向
へ同時に移動させるために、両者を連結し、好ましくは
両者を一体的に構成する。

【００３８】又、図２に示すように送信側探触子１２と
受信側探触子１７とがセットされた探触子３０を２つ使
用して、超音波ビームが管１の例えば半周や３／４周す
る位置にこれらの探触子３０を連結して配置してもよ
い。そして、一方の探触子３０では送信側振動子１１の
みを動作させ、他方の探触子３０では受信側振動子１６
のみを動作させて探傷検査を行うこともできる。尚、管
の周囲に配置する探触子３０の数は上述の２つに限定さ
れるものではない。このように超音波ビームが管１の例
えば半周や３／４周する位置に探触子３０、又は送信側
振動子１１及び受信側振動子１６を配置する方法は、例
えば管１の周面の複数箇所に例えば腐食箇所が存在する
ことが分かっている場合、それぞれの腐食箇所に対応し
て、該腐食箇所を超音波ビームが通過するように腐食箇
所を挟むようにして、それぞれの探触子３０、又は送信
側振動子１１及び受信側振動子１６を配置することで、
それぞれの腐食箇所における減肉量を測定することがで
き、便利である。尚、複数の腐食箇所に対する探傷検査
を同時に行うと、各超音波センサどうしで混信を起こす
可能性があるので、例えば探傷検査を行っている時間を
各探傷検査装置間でずらしたりする工夫が必要である。

【００３９】又、上述の実施形態では、検査対象物とし
て管１を例に採ったが、これに限定されるものではな
く、多角形の断面を有する筒状体であってもよい。この
場合には、超音波ビームは、該筒状体の周囲面に沿って
進行するように送信側振動子１１から超音波ビームが出
射される。又、この場合には、例えば探触子が上記筒状
体の周囲面における平面部分に設置されるときには、該
筒状体の軸方向に直交しかつ該筒状体の中心を通過する
直交方向に対して上記出射超音波ビーム及び入射超音波
ビームが９０度の角度をなすように、送信側振動子１１
及び受信側振動子１６は配向される。さらに、検査対象
物は、例えばタンク状の容器のような比較的軸方向への
長さが短い中空体であってもよく、該中空体の肉厚部分
の探傷検査を行うために本実施形態の超音波センサ、探
傷検査装置、及び探傷検査方法を適用することもでき
る。

【００４０】又、上述の実施形態では、演算装置６０
は、受信側振動子１６にて受信された超音波ビームの強
度に基づき腐食部分の減肉量を演算していているが、こ
れに限定されるものではなく、例えば送信側振動子から
出射した超音波ビームの周波数に対して、受信される超
音波ビームの周波数の変化や、管の周方向及び軸方向へ
の腐食幅，腐食面積，及び腐食体積等を考慮した多変量
解析に基づき上記減肉量を演算することもできる。

【００４１】又、上述の実施形態では、管１の外周面側
における腐食を例に採ったが、これに限定されるもので
はない。例えば、上述したように、管の内周面側におけ
る腐食を検出する場合や、平板をロールして大径管を形
成した場合等における溶接部内部の欠陥を検出する場合
や、溶接部を形成する溶接金属の腐食を検出する場合等
にも、上述の実施形態における超音波センサ、探傷検査
装置、探傷検査方法を適用することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の第１態様の
超音波センサによれば、筒状体の軸方向への移動に対し
て配置関係が相対的に変化しない送信側振動子と受信側
振動子とを備え、かつ、被検査箇所において超音波ビー
ムが少なくとも当該被検査箇所を含む範囲に拡散する位
置に上記送信側振動子を配置することから、送信側振動
子から超音波ビームを筒状体の周囲へ出射し、従来に比
べて高精度にてかつ良好な操作性にて探傷検査を行うこ
とができる。

【００４３】又、本発明の第２態様の探傷検査装置、及
び第６態様の探傷検査方法によれば、筒状体の軸方向へ
の移動に対して配置関係が相対的に変化しない送信側振
動子と受信側振動子とを備え、かつ、被検査箇所におい
て超音波ビームが少なくとも当該被検査箇所を含む範囲
に拡散する位置に上記送信側振動子を配置して、送信側
振動子から出射した超音波ビームを筒状体の周囲に沿っ
て一周させて受信側振動子にて受信し、受信した超音波
ビームに基づき演算装置にて腐食量を演算するようにし
たことより、検査対象物の筒状体において設置が容易な
箇所に超音波センサを設置することができ、該超音波セ
ンサを上記筒状体の軸方向に沿って直線状に一度スライ
ド走査させるだけで該筒状体の腐食減肉の検査を行うこ
とができる。したがって筒状体の内外面に発生した腐食
減肉の検査に対して作業性及び検査精度を向上しより安
全にかつ短時間で探傷検査を行うことを可能にする。

【００４４】又、本発明の第３態様の探傷検査装置によ
れば、筒状体の軸方向への移動に対して配置関係が相対
的に変化しない送信側振動子と受信側振動子とを備え、
かつ、被検査箇所において超音波ビームが少なくとも当
該被検査箇所を含む範囲に拡散する位置に上記送信側振
動子を配置して、送信側振動子から出射され管の周面に
沿って進行した超音波ビームを一周させることなく受信
側振動子にて受信し、受信した超音波ビームに基づき演
算装置にて腐食量を演算するようにした。よって、送信
側振動子と受信側振動子とを上記周面の任意の位置に設
置することができ、操作性をさらに向上させることがで
きる。

【００４５】又、本発明の第４態様の超音波センサによ
れば、筒状体の軸方向への移動に対して配置関係が相対
的に変化しない送信側振動子と受信側振動子とを備え、
かつ、被検査箇所において超音波ビームが少なくとも当
該被検査箇所を含む範囲に拡散する位置に上記送信側振
動子を配置して、送信側振動子と受信側振動子とを備
え、良好な操作性にて送信側振動子から出射した超音波
ビームを管の周面に沿って一周させて探傷検査を行うこ
とができる。

【００４６】又、本発明の第５態様の探傷検査装置、及
び第７態様の探傷検査方法によれば、筒状体の軸方向へ
の移動に対して配置関係が相対的に変化しない送信側振
動子と受信側振動子とを備え、かつ、被検査箇所におい
て超音波ビームが少なくとも当該被検査箇所を含む範囲
に拡散する位置に上記送信側振動子を配置して、送信側
振動子から出射した超音波ビームを管の周面に沿って一
周させて受信側振動子にて受信し、受信した超音波ビー
ムに基づき演算装置にて腐食量を演算するようにしたこ
とより、検査対象物の管において設置が容易な箇所に超
音波センサを設置することができ、該超音波センサを上
記管の軸方向に沿って直線状に一度スライド走査させる
だけで該管の腐食減肉の検査を行うことができる。した
がって管の内外面に発生した腐食減肉の検査に対して作
業性及び検査精度を向上させると共に、より安全にかつ
短時間で探傷検査を行うことを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の探傷検査装置の構成を
示す図である。

【図２】 図１に示す探触子の構造を示す斜視図であ
る。

【図３】 図１に示す探触子の移動方向を表す斜視図で
ある。

【図４】 図１に示す探触子において、出射超音波ビー
ム及び入射超音波ビームのそれぞれの進行方向が管の直
径方向に対してなす鋭角部分を表す図である。

【図５】 図１に示す探触子が取り付けられるシューの
斜視図である。

【図６】 検査時において、図１に示す探触子を管の軸
方向へ移動させるための探触子移動治具を示す図であ
る。

【図７】 図１に示す探触子の他の実施形態における構
造を示す斜視図である。

【図８】 図１に示す演算装置の主な動作を示すフロー
チャートである。

【図９】 図８に示す主処理のサブルーチンにおけるフ
ローチャートである。

【図１０】 図９に示す探傷検査のサブルーチンにおけ
るフローチャートである。

【図１１】 図９に示すファイル操作のサブルーチンに
おけるフローチャートである。

【図１２】 図９に示す解析のサブルーチンにおけるフ
ローチャートである。

【図１３】 図１０及び図１１に示す減肉量の計算のサ
ブルーチンにおけるフローチャートである。

【図１４】 図１に示す探触子において、出射超音波ビ
ーム及び入射超音波ビームのそれぞれの進行方向が管の
直径方向に対してなす鋭角部分を表す図である。

【図１５】 送信側振動子から送出された超音波ビーム
の進行方向を示す図である。

【図１６】 送信側振動子から送出された超音波ビーム
の進行方向を示す図である。

【図１７】 図１に示す探触子のさらに別の実施形態に
おける構造を示す斜視図である。

【図１８】 図１に示す超音波送受信装置から演算装置
へ送出されるアナログ信号を示す図である。

【図１９】 図１に示す超音波送受信装置から演算装置
へ送出されるアナログ信号を示す図である。

【図２０】 （ａ）は図１に示す演算装置内における検
査結果情報を説明するための図であり、（ｂ）は図１に
示す演算装置に記憶される検量線を示すグラフである。

【図２１】 超音波振動子から出射された超音波の拡が
りを説明するための図である。

【図２２】 送信側探触子と受信側探触子とをそれぞれ
独立された実施形態を示す斜視図である。

【図２３】 従来の探傷検査方法を示す図である。

【図２４】 従来の探傷検査方法を示す図である。

【符号の説明】

１…管、２…肉厚部分、４…支持部材、１１…送信側振
動子、１２…送信側探触子、１３…出射超音波ビーム、
１５…混信防止膜、１６…受信側振動子、１７…受信側
探触子、１８…入射超音波ビーム、３０…探触子、３７
…シュー、３７ａ…接触面、３７ｂ…載置面、４０…超
音波送受信装置、５０…超音波センサ、６０…演算装
置、７０…表示装置、８０…印字装置、９０…記憶装
置、１０１…探傷検査装置、１５０…探触子移動治具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白神 富美夫 岡山県浅口郡金光町占見191−５ (72)発明者 永溝 久志 三重県鈴鹿市神戸７−７−22−201 (72)発明者 中村 信夫 三重県四日市市日永３−26−４

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物である筒状体の軸方向に沿っ
   て該筒状体の周囲面を移動され当該筒状体の被検査箇所
   である肉厚部分の探傷を行う超音波センサであって、 上記筒状体の周囲面に設置され上記筒状体の周囲に沿っ
   て探傷用の超音波ビームを出射し、かつ出射された超音
   波ビームが上記被検査箇所において少なくとも当該被検
   査箇所を含む範囲に拡散する位置に配置される送信側振
   動子（１１）と、 上記筒状体の周囲面に設置されかつ上記送信側振動子に
   おける上記軸方向への移動に対して上記送信側振動子と
   の配置関係が相対的に変化することなく設置されかつ上
   記送信側振動子に対して上記被検査箇所を間に挟んで配
   置され、かつ上記送信側振動子から出射され上記被検査
   箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受信する受信
   側振動子（１６）と、を備えたことを特徴とする超音波
   センサ。
2. 【請求項２】 上記受信側振動子は、上記被検査箇所を
   間に挟んで上記送信側振動子に対して上記筒状体の周囲
   方向へ１／２周以上離れて配置される、請求項１記載の
   超音波センサ。
3. 【請求項３】 検査対象物である筒状体の軸方向に沿っ
   て該筒状体の周囲面を移動され当該筒状体の被検査箇所
   である肉厚部分の探傷を行う超音波センサ（５０）と、
   演算装置（６０）とを備えた探傷検査装置において、 上記超音波センサは、 上記筒状体の周囲面に設置され上記筒状体の周囲に沿っ
   て当該筒状体を一周する探傷用の超音波ビームを出射
   し、かつ出射された超音波ビームが上記被検査箇所にお
   いて少なくとも当該被検査箇所を含む範囲に拡散する位
   置に配置される送信側振動子（１１）と、 上記筒状体の周囲面に設置されかつ上記送信側振動子に
   おける上記軸方向への移動に対して上記送信側振動子と
   の配置関係が相対的に変化することなく設置され、かつ
   上記送信側振動子から出射され上記筒状体を一周して上
   記被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受信
   する受信側振動子（１６）と、を有し、上記演算装置
   は、 上記受信側振動子にて受信した上記入射超音波ビームに
   基づき、上記被検査箇所の腐食量を演算する、ことを特
   徴とする探傷検査装置。
4. 【請求項４】 検査対象物である管の被検査箇所である
   肉厚部分の探傷を行う超音波センサ（５０）と、演算装
   置（６０）とを備えた探傷検査装置において、 上記超音波センサは、 上記管の周面に設置され上記管の周囲に沿った方向へ探
   傷用の超音波ビームを出射し、かつ出射された超音波ビ
   ームが上記被検査箇所において少なくとも当該被検査箇
   所を含む範囲に拡散する位置に配置されかつ上記管の直
   径方向に対して、出射時の出射超音波ビームの進行方向
   のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値をなして配置さ
   れる送信側振動子（１１）と、 上記管の周面に設置されかつ上記送信側振動子における
   上記軸方向への移動に対して上記送信側振動子との配置
   関係が相対的に変化することなく設置されかつ上記送信
   側振動子に対して上記被検査箇所を間に挟んで配置さ
   れ、かつ上記送信側振動子から出射され上記管の周囲に
   沿って進行することで上記被検査箇所の探傷情報を含む
   入射超音波ビームを受信し、かつ上記直径方向に対し
   て、上記入射超音波ビームの進行方向のなす鋭角が４０
   〜９０度内の任意の値をなして配置される受信側振動子
   （１６）と、を有し、 上記演算装置は、 上記受信側振動子にて受信した上記入射超音波ビームに
   基づき、上記被検査箇所の腐食量を演算する、ことを特
   徴とする探傷検査装置。
5. 【請求項５】 上記受信側振動子は、上記被検査箇所を
   間に挟んで上記送信側振動子に対して上記筒状体の周囲
   方向へ１／２周以上離れて配置される、請求項４記載の
   探傷検査装置。
6. 【請求項６】 検査対象物である管の軸方向に沿って該
   管の周面を移動され当該管の被検査箇所である肉厚部分
   の探傷を行う超音波センサであって、 上記管の周面に設置され上記管の周囲に沿って当該管を
   一周する探傷用の超音波ビームを出射し、かつ出射され
   た超音波ビームが上記被検査箇所において少なくとも当
   該被検査箇所を含む範囲に拡散する位置に配置されかつ
   上記管の直径方向に対して、出射時の出射超音波ビーム
   の進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値をな
   して配置される送信側振動子（１１）と、 上記管の周面に設置されかつ上記送信側振動子における
   上記軸方向への移動に対して上記送信側振動子との配置
   関係が相対的に変化することなく設置され、かつ上記送
   信側振動子から出射され上記管を一周して当該管の上記
   被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受信
   し、かつ上記直径方向に対して、上記入射超音波ビーム
   の進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値をな
   して配置される受信側振動子（１６）と、を備えたこと
   を特徴とする超音波センサ。
7. 【請求項７】 検査対象物である管の軸方向に沿って該
   管の周面を移動され当該管の被検査箇所である肉厚部分
   の探傷を行う超音波センサ（５０）と、演算装置（６
   ０）とを備えた探傷検査装置において、 上記超音波センサは、 上記管の周面に設置され上記管の周囲に沿って当該管を
   一周する探傷用の超音波ビームを出射し、かつ出射され
   た超音波ビームが上記被検査箇所において少なくとも当
   該被検査箇所を含む範囲に拡散する位置に配置され、か
   つ上記管の直径方向に対して、出射時の出射超音波ビー
   ムの進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値を
   なして配置される送信側振動子（１１）と、 上記管の周面に設置されかつ上記送信側振動子における
   上記軸方向への移動に対して上記送信側振動子との配置
   関係が相対的に変化することなく設置され、かつ上記送
   信側振動子から出射され上記管を一周して当該管の上記
   被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームを受信
   し、かつ上記直径方向に対して、上記入射超音波ビーム
   の進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値をな
   して配置される受信側振動子（１６）と、を有し、 上記演算装置は、 上記受信側振動子にて受信した上記入射超音波ビームに
   基づき、上記被検査箇所の腐食量を演算する、ことを特
   徴とする探傷検査装置。
8. 【請求項８】 上記送信側振動子と上記受信側振動子と
   は、上記管の軸方向に異なる位置に配置される、請求項
   ７記載の探傷検査装置。
9. 【請求項９】 上記超音波センサは、上記送信側振動子
   が樹脂材にてモールドされた送信側探触子（１２）と、
   上記受信側振動子が樹脂材にてモールドされた受信側探
   触子（１７）と、上記送信側探触子と上記受信側探触子
   とに挟まれた界面に設けられ送受信の混信を防止する混
   信防止膜（１５）とを有し、上記送信側探触子と上記受
   信側探触子とは上記管の接線方向に沿って隣接して配置
   されかつ上記送信側探触子、上記受信側探触子、及び上
   記混信防止膜は一体的に成形される、請求項８記載の探
   傷検査装置。
10. 【請求項１０】 上記送信側振動子と上記受信側振動子
    とは、上記管の軸方向において同位置に配置される、請
    求項７記載の探傷検査装置。
11. 【請求項１１】 上記超音波センサには、上記送信側振
    動子及び受信側振動子に対する超音波ビームの入出力量
    を増加させるシュー（３７）が取り付けられ、上記シュ
    ーは、上記管の周面に沿った曲面をなし上記周面に接触
    する接触面（３７ａ）と、上記管の軸方向に平行な平面
    であり上記超音波センサの探触子が載置される載置面
    （３７ｂ）とを備えた、請求項７ないし１０のいずれか
    に記載の探傷検査装置。
12. 【請求項１２】 上記超音波センサを上記管の軸方向へ
    移動して探傷検査を行うとき、上記演算装置は、上記軸
    方向の場所と当該管の被検査箇所における腐食減肉量と
    を関連づけて出力する、請求項７ないし１１のいずれか
    に記載の探傷検査装置。
13. 【請求項１３】 上記被検査箇所は、上記管と該管を支
    持する支持部材との接触部における上記肉厚部分の外面
    腐食部分である、請求項７ないし１２のいずれかに記載
    の探傷検査装置。
14. 【請求項１４】 検査対象物である筒状体の軸方向に沿
    って該筒状体の周囲面を移動され当該筒状体の被検査箇
    所である肉厚部分の探傷を行う探傷検査方法であって、 上記筒状体の周囲面に設置される送信側振動子（１１）
    から上記筒状体の周囲に沿って当該筒状体を一周する探
    傷用の超音波ビームを出射し、 上記筒状体の周囲面に設置される受信側振動子（１６）
    にて、上記送信側振動子から出射され上記筒状体を一周
    して上記被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビーム
    を受信し、 上記送信側振動子と上記受信側振動子との配置関係を相
    対的に変化させることなく上記送信側振動子及び上記受
    信側振動子を上記軸方向へ移動させ、 上記受信側振動子にて受信した上記入射超音波ビームに
    基づき、演算装置（６０）にて上記被検査箇所の腐食量
    を演算する、ことを特徴とする探傷検査方法。
15. 【請求項１５】 検査対象物である管の軸方向に沿って
    該管の周面を移動され当該管の被検査箇所である肉厚部
    分の探傷を行う探傷検査方法であって、 上記管の周面に設置される送信側振動子（１１）から、
    上記管の直径方向に対して出射時の出射超音波ビームの
    進行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値をなし
    て上記管の周囲に沿って当該管を一周する探傷用の超音
    波ビームを出射し、 上記管の周面に設置される受信側振動子（１６）にて、
    上記送信側振動子から出射され上記管を一周して当該管
    の上記被検査箇所の探傷情報を含む入射超音波ビームで
    あって、上記直径方向に対して該入射超音波ビームの進
    行方向のなす鋭角が４０〜９０度内の任意の値をなす入
    射超音波ビームを受信し、 上記送信側振動子と上記受信側振動子との配置関係を相
    対的に変化させることなく上記送信側振動子及び上記受
    信側振動子を上記軸方向へ移動させ、 上記受信側振動子にて受信した上記入射超音波ビームに
    基づき、演算装置（６０）にて上記被検査箇所の腐食量
    を演算する、ことを特徴とする探傷検査方法。
16. 【請求項１６】 上記演算装置における上記腐食量の演
    算は、予め作成済である、上記入射超音波ビームと腐食
    量との関係を表す複数の検量線に基づき行われる、請求
    項１４又は１５記載の探傷検査方法。
17. 【請求項１７】 上記送信側振動子と上記受信側振動子
    とが上記管の周面上で隣接して配置され、上記送信側振
    動子及び上記受信側振動子が上記管の軸方向にその周面
    を移動するとき、該周面が滑らかな管と、周面が滑らか
    場合と同一の腐食減肉量を有し周面が腐食している管と
    のそれぞれについて予め減肉量を演算してこれらの減肉
    量に基づき予め算出した補正値を利用して、上記演算装
    置は検査対象物の管における減肉量を演算する、請求項
    １５又は１６記載の探傷検査方法。