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JP5663319B2 - Guide wave inspection method and apparatus - Google Patents

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JP5663319B2
JP5663319B2 JP2011008531A JP2011008531A JP5663319B2 JP 5663319 B2 JP5663319 B2 JP 5663319B2 JP 2011008531 A JP2011008531 A JP 2011008531A JP 2011008531 A JP2011008531 A JP 2011008531A JP 5663319 B2 JP5663319 B2 JP 5663319B2
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、配管やタンクなどの円筒形状構造物に発生する減肉や傷を、ガイド波を用いて非破壊的に検出するためのガイド波検査方法および装置に関する。   The present invention relates to a guide wave inspection method and apparatus for non-destructively detecting thinning and damage generated in a cylindrical structure such as a pipe or a tank using a guide wave.

発電プラント及び化学プラント等のプラントの配管、石油を輸送するパイプラインのパイプ、製油所内のパイプ、さらには地中に埋設されている水道管及びガス管等の配管は、施設してから長期間が経過すると、内外面からの腐食または侵食に起因した劣化が進行する。ついには、その腐食または侵食が配管の肉厚を貫通するまでに至る。この場合には、液体及び蒸気といった配管内を流れる流体が外部に漏洩してしまう。このような状態を避けるため、配管の非破壊検査を定期的に行って配管の肉厚を評価し、内部流体の漏洩が生じる前に、配管の交換(または補修)といった対策を施す必要がある。   Pipes for plants such as power plants and chemical plants, pipes for pipelines that transport oil, pipes in refineries, and pipes such as water pipes and gas pipes buried in the ground for a long time after installation As time passes, deterioration due to corrosion or erosion from the inner and outer surfaces proceeds. Eventually, the corrosion or erosion reaches the thickness of the pipe. In this case, fluid flowing in the piping such as liquid and vapor leaks to the outside. In order to avoid such a situation, it is necessary to periodically perform nondestructive inspection of the pipe, evaluate the pipe thickness, and take measures such as replacement (or repair) of the pipe before leakage of internal fluid occurs. .

配管の肉厚を検査する非破壊測定手段の代表的なものに、超音波厚さ計がある。超音波厚さ計は配管の肉厚を測定する装置である。超音波厚さ計は、一般には、電気と音響を相互に変換する圧電素子を有する超音波センサを用いる。超音波センサを、配管外面に設置して、検査対象の配管にバルク波(縦波や横波といった弾性波)を励起し、配管内面で反射した弾性波を同一もしくは別の超音波センサで受信して配管の肉厚を測定する。   A typical example of a nondestructive measuring means for inspecting the thickness of a pipe is an ultrasonic thickness gauge. An ultrasonic thickness meter is a device that measures the thickness of pipes. An ultrasonic thickness meter generally uses an ultrasonic sensor having a piezoelectric element that converts electricity and sound into each other. Install an ultrasonic sensor on the outer surface of the pipe, excite bulk waves (elastic waves such as longitudinal and transverse waves) in the pipe to be inspected, and receive the elastic wave reflected on the inner surface of the pipe with the same or another ultrasonic sensor. Measure the wall thickness of the pipe.

この超音波厚さ計は、配管の中心方向の肉厚の検査をするには適しているが、検査範囲が狭いために、長尺の配管の長手方向に対する検査には長い時間を要する。また、超音波厚さ計を用いた検査は、保温材が取り巻いている配管を対象にする場合には肉厚測定箇所ごとで保温材を取り除く必要がある。このため、検査前の保温材の取り外し、検査後の保温材の取り付け作業に要する時間も多大になる。また、コンクリート及び地中に埋設された配管の検査も容易ではない。   This ultrasonic thickness meter is suitable for inspecting the thickness of the pipe in the center direction, but since the inspection range is narrow, it takes a long time to inspect the longitudinal direction of a long pipe. Moreover, in the inspection using the ultrasonic thickness meter, when the pipe surrounding the heat insulating material is targeted, it is necessary to remove the heat insulating material at each thickness measurement location. For this reason, the time required for removing the heat insulating material before the inspection and attaching the heat insulating material after the inspection also increases. Moreover, it is not easy to inspect concrete and piping buried in the ground.

超音波厚さ計のそのような課題に対する一つの対応策として、ガイド波(配管や板のように境界面を有する物体中を、反射やモード変換しながら進行する縦波、横波の干渉によって形成される弾性波)を用いた配管の非破壊検査が提案されている。ガイド波を用いた非破壊検査は、配管の長距離区間を一括して検査することができる。ガイド波を用いることにより、保温材を取り外す箇所も著しく低減される。   As one countermeasure against such problems of the ultrasonic thickness gauge, a guide wave (formed by interference of longitudinal and transverse waves traveling in an object having a boundary surface such as a pipe or a plate while reflecting or changing modes) Non-destructive inspection of piping using elastic waves) has been proposed. The non-destructive inspection using the guide wave can inspect the long distance section of the piping collectively. By using the guide wave, the place where the heat insulating material is removed is significantly reduced.

ガイド波を用いた非破壊検査装置では、測定対象と同等サイズの校正試験体を準備することが困難であるため、実際の検査対象を用いて検出感度を校正することが重要な課題となる。   In a non-destructive inspection apparatus using a guide wave, it is difficult to prepare a calibration test body having the same size as the measurement target. Therefore, it is important to calibrate the detection sensitivity using the actual inspection target.

この課題を解決する方法として、基準反射部材を接触・固定する方法が提案されている。例えば、特許文献1では、検査する配管のガイド波センサ設置位置から離れた配管位置の円筒状部材(配管)の内面又は外面の一部分に、基準反射部材を接触,固定しておく。そのうえで、ガイド波センサからガイド波を送信し、このガイド波に対する基準反射部材接触部位からの反射信号を受信する。受信した反射信号の振幅を基準信号として予め準備する。実際の探傷検査においては、ガイド波を用いた実検査の測定で得られた反射信号の振幅を、先に求めた基準信号と比較することで、欠陥又は減肉の大きさ又は量を推定する。   As a method for solving this problem, a method of contacting and fixing the reference reflecting member has been proposed. For example, in Patent Document 1, a reference reflecting member is contacted and fixed to a part of an inner surface or an outer surface of a cylindrical member (pipe) at a pipe position away from a guide wave sensor installation position of a pipe to be inspected. In addition, a guide wave is transmitted from the guide wave sensor, and a reflection signal from the reference reflecting member contact portion with respect to the guide wave is received. The amplitude of the received reflected signal is prepared in advance as a reference signal. In an actual flaw detection inspection, the magnitude or amount of the defect or thinning is estimated by comparing the amplitude of the reflected signal obtained by the actual inspection measurement using the guide wave with the reference signal obtained previously. .

別の手段として、溶接線等を用いた校正方法が提案されている。例えば、特許文献2では、既知の溶接部で反射する反射ガイド波を検出し、反射ガイド波の強度と溶接部が配管の表面から突出している突出高さとの関係を求め、検査用反射ガイド波の強度とに基づいて健全性を評価する。   As another means, a calibration method using a weld line or the like has been proposed. For example, in Patent Document 2, a reflected guide wave reflected by a known weld is detected, the relationship between the intensity of the reflected guide wave and the protrusion height at which the weld protrudes from the surface of the pipe is obtained, and a reflected guide wave for inspection is obtained. The soundness is evaluated based on the strength of the.

特開2009−293981号公報JP 2009-293981 A 特開2010−54467号公報JP 2010-54467 A

上記の特許文献1に記載された非破壊検査方法では、例えば、基準反射部材を接触・固定するために、保温材付き配管などで保温材を撤去する手間がかかり、必ずしも全ての配管に容易に適用できる訳ではない。   In the non-destructive inspection method described in Patent Document 1 above, for example, in order to contact and fix the reference reflecting member, it takes time to remove the heat insulating material with a pipe with a heat insulating material, etc. Not applicable.

また、特許文献2に記載された非破壊検査方法では、溶接線形状に対する周波数と感度の関係が明確でないため、校正精度に改善の余地がある。   Moreover, in the nondestructive inspection method described in Patent Document 2, there is room for improvement in calibration accuracy because the relationship between the frequency and sensitivity with respect to the weld line shape is not clear.

本発明の目的は、ガイド波を用いた配管検査において、新たな基準反射部材を設置せずに、センサの設置毎の受信感度変化を校正し、欠陥サイズを高精度に評価可能とする技術を提供することである。   The purpose of the present invention is to calibrate a change in reception sensitivity for each sensor installation without installing a new reference reflecting member in a pipe inspection using a guide wave, and to make it possible to evaluate a defect size with high accuracy. Is to provide.

上記目的を達成するための本発明の特徴は、溶接部分を含む円筒形状構造物にガイド波を印加し、その反射波を用いて構造物の欠陥の大きさを検出する方法おいて、測定対象の円筒形状構造物の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第1の反射率を求める第1のステップと、円筒形状構造物の溶接部分の位置に出現する複数の反射波信号から第1の減衰信号を求める第2のステップと、欠陥として測定すべき第2の反射率を設定し第1の反射率で校正して第2の減衰信号を求める第3のステップと、センサを設置してガイド波を送受信する第4のステップと、第4のステップにより得られた反射波の大きさと第2の減衰信号とから欠陥と認定すると共に、そのときの第3の反射率を求める第5のステップと、第5のステップの第3の反射率から欠陥の大きさを得る第6のステップからなる。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a guide wave is applied to a cylindrical structure including a welded portion, and the size of a defect in the structure is detected using the reflected wave. A first step of setting a cross-sectional shape of a welded portion of the cylindrical structure to obtain a first reflectance depending on the guide wave frequency, and a plurality of reflected waves appearing at the position of the welded portion of the cylindrical structure A second step of obtaining a first attenuation signal from the signal, a third step of setting a second reflectance to be measured as a defect and calibrating with the first reflectance to obtain a second attenuation signal; A fourth step of installing a sensor to transmit / receive a guide wave and a magnitude of the reflected wave obtained by the fourth step and the second attenuation signal are identified as defects, and the third reflectance at that time is determined. The fifth step and the fifth step And a third sixth step of obtaining a size of the defect from the reflectance of the.

また、第1のステップでは、溶接部分の断面形状として溶接部分の余盛を含む厚さと、余盛部の長さで設定する。   Further, in the first step, the cross-sectional shape of the welded portion is set by the thickness including the surplus of the weld portion and the length of the surplus portion.

また、ガイド波周波数に依存する第1の反射率を振幅と周波数区間で定義し、溶接部分の余盛を含む厚さで振幅を定め、余盛部の長さで周波数区間を定める。   In addition, the first reflectance that depends on the guide wave frequency is defined by the amplitude and the frequency interval, the amplitude is determined by the thickness including the surplus of the welded portion, and the frequency interval is determined by the length of the surplus portion.

また、ガイド波周波数に対する反射率の特性上に複数の欠陥断面積比特性を有し、ガイド波周波数と、第3の反射率とから欠陥断面積比を求める。   Moreover, it has a plurality of defect cross-sectional area ratio characteristics on the characteristic of the reflectance with respect to the guide wave frequency, and the defect cross-sectional area ratio is obtained from the guide wave frequency and the third reflectance.

上記目的を達成するための本発明の特徴は、配管の円周方向に配列される複数の第一の超音波探触子を有した第一の超音波探触子列と、第一の超音波探触子列から長手方向に所定距離離れ、配管の円周方向に配列される複数の第二の超音波探触子を有した第二の超音波探触子列と、配管の長手方向の一方側にガイド波を伝搬させるように、第一の超音波探触子列と第二の超音波探触子列へ印加する発信信号の印加時刻を相対的にずらすと共に、ガイド波の反射波を電気的な受信信号として得る送受信手段と、受信信号に基づいて配管の欠陥を検出する処理装置と、画像表示手段とを含む配管検査装置において、処理装置は、配管の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第1の反射率を求める第1の手段と、配管の溶接部分の位置に出現する複数の反射波信号から第1の減衰信号を求める第2の手段と、欠陥として測定すべき第2の反射率を設定し前記第1の反射率で校正して第2の減衰信号を求める第3の手段と、超音波探触子から得られた反射波の大きさと第2の減衰信号とから欠陥と認定すると共に、そのときの第3の反射率を求める第4の手段と、第4の手段の第3の反射率から欠陥の大きさを得る第5の手段からなる。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a first ultrasonic probe array having a plurality of first ultrasonic probes arranged in the circumferential direction of a pipe, A second ultrasonic probe row having a plurality of second ultrasonic probes arranged at a predetermined distance in the longitudinal direction from the acoustic probe row and arranged in the circumferential direction of the pipe, and the longitudinal direction of the pipe The transmission time of the transmission signal applied to the first ultrasonic probe array and the second ultrasonic probe array is relatively shifted so that the guide wave propagates to one side of the In a pipe inspection apparatus including transmission / reception means for obtaining a wave as an electrical reception signal, a processing apparatus for detecting a defect in piping based on the reception signal, and an image display means, the processing apparatus has a cross-sectional shape of a welding portion of the pipe And a first means for obtaining a first reflectance depending on the guide wave frequency and a welded portion of the pipe A second means for obtaining a first attenuation signal from a plurality of reflected wave signals appearing at positions; a second reflectance to be measured as a defect; and a second attenuation obtained by calibrating with the first reflectance. Third means for obtaining a signal, and fourth means for obtaining a third reflectance at that time, while identifying a defect from the magnitude of the reflected wave obtained from the ultrasonic probe and the second attenuation signal. And fifth means for obtaining the size of the defect from the third reflectance of the fourth means.

また、画像表示手段には、配管の溶接部分の断面形状とその設定値、ガイド波周波数と第1の反射率、反射波と減衰信号が表示される。   The image display means displays the cross-sectional shape of the welded portion of the pipe and its set value, the guide wave frequency and the first reflectance, the reflected wave and the attenuation signal.

また、第1の手段では、溶接部分の断面形状として溶接部分の余盛を含む厚さと、余盛部の長さで設定し、画像表示手段に表示する。   In the first means, the cross-sectional shape of the welded portion is set by the thickness including the surplus of the welded portion and the length of the surplus portion and displayed on the image display means.

本発明によれば、接触・固定による基準反射源を用いることができない配管(例えば、センサ設置個所以外は保温材で覆われた配管、表面が荒れた配管)において、センサの受信感度を高精度に校正することができ、欠陥サイズを高精度に評価可能になる。   According to the present invention, in a pipe that cannot use a reference reflection source by contact / fixation (for example, a pipe covered with a heat insulating material other than a sensor installation place or a pipe with a rough surface), the sensor receiving sensitivity is highly accurate. The defect size can be evaluated with high accuracy.

本発明の実施例における配管検査方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the piping test | inspection method in the Example of this invention. 本実施例の配管検査方法に用いられる配管検査装置を示す図。The figure which shows the piping inspection apparatus used for the piping inspection method of a present Example. ガイド波送受信器4の詳細な構成を示す図。The figure which shows the detailed structure of the guide wave transmitter / receiver 4. FIG. 溶接線形状を与える設定画面の例を示す図。The figure which shows the example of the setting screen which gives a weld line shape. 反射率解析結果画面の例を示す図。The figure which shows the example of a reflectance analysis result screen. 図1ステップS103の詳細動作を示すフローチャート。Flowchart showing the detailed operation of step S103 in FIG. 溶接線信号の振幅を校正する画面の例を示す図。The figure which shows the example of the screen which calibrates the amplitude of a welding line signal. 欠陥の一例として減肉の形状と寸法を説明する図。The figure explaining the shape and dimension of thinning as an example of a defect. ガイド波の周波数と減肉での反射率の関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the frequency of a guide wave, and the reflectance by thinning. ガイド波の周波数と減肉での反射率の関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the frequency of a guide wave, and the reflectance by thinning.

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例の配管検査方法に用いられる配管検査装置10を、図2を用いて説明する。配管検査装置10は、超音波探触子列1,2を含むガイド波センサ3、ガイド波送受信器4、アナログ/テジタル変換器(A/D変換器)5、コンピュータ6及び表示装置7を備える。   A pipe inspection apparatus 10 used in the pipe inspection method of this embodiment will be described with reference to FIG. The pipe inspection apparatus 10 includes a guide wave sensor 3 including ultrasonic probe arrays 1 and 2, a guide wave transmitter / receiver 4, an analog / digital converter (A / D converter) 5, a computer 6, and a display device 7. .

このうち、超音波探触子列1は、複数の超音波探触子(以下、単に探触子という)、例えば、4個の超音波探触子1a,1b,1c,1dを有する。超音波探触子列2も、複数の探触子、例えば、4個の探触子2a,2b,2c,2dを有する。超音波探触子列を構成する各探触子は、それぞれ送受信機能を有しており、単独の探触子で構成される。   Among these, the ultrasonic probe array 1 includes a plurality of ultrasonic probes (hereinafter simply referred to as probes), for example, four ultrasonic probes 1a, 1b, 1c, and 1d. The ultrasonic probe array 2 also includes a plurality of probes, for example, four probes 2a, 2b, 2c, and 2d. Each probe constituting the ultrasonic probe array has a transmission / reception function, and is composed of a single probe.

なお、各探触子は、複数の探触子を並列接続して(または送信用の探触子及び受信用の探触子を並列接続)構成することも可能である。探触子1a〜1d及び2a〜2dは、同じ数の探触子を有することが望ましい。超音波探触子列1,2にそれぞれ含まれる各探触子は、配管9にガイド波を発生させるもので、例えば圧電素子によって構成されている。また、超音波探触子列を構成する各探触子は、配管の所定位置の円周方向に沿って配置され、かつ2組の超音波探触子列は、探傷検査に使用するガイド波の波長λの1/4に相当する距離だけ離すことを基本として設置される。これにより、配管の超音波探触子設置位置に対して一方方向のみの探傷を効率的に行うことが可能となる。   Each probe can be configured by connecting a plurality of probes in parallel (or connecting a transmission probe and a reception probe in parallel). It is desirable that the probes 1a to 1d and 2a to 2d have the same number of probes. Each probe included in each of the ultrasonic probe rows 1 and 2 generates a guide wave in the pipe 9, and is constituted by, for example, a piezoelectric element. In addition, each probe constituting the ultrasonic probe array is arranged along the circumferential direction of a predetermined position of the pipe, and the two sets of ultrasonic probe arrays are guide waves used for flaw detection inspection. It is installed on the basis of being separated by a distance corresponding to ¼ of the wavelength λ. This makes it possible to efficiently perform flaw detection only in one direction with respect to the ultrasonic probe installation position of the pipe.

ガイド波送受信器4は、ガイド波を送信するために各探触子に送信波形(送信信号)を印加し、さらに各探触子からの受信波形(受信信号)を増幅する手段である。ガイド波送受信器4の詳細な構成を、図3を用いて以下に説明する。   The guide wave transmitter / receiver 4 is means for applying a transmission waveform (transmission signal) to each probe to transmit a guide wave, and further amplifying a reception waveform (reception signal) from each probe. The detailed configuration of the guide wave transceiver 4 will be described below with reference to FIG.

ガイド波送受信器4は、図3に示すように、制御器21と、超音波探触子列1用の信号発生器22a、パワーアンプ23a及び素子切替器24aと、超音波探触子列2用の信号発生器22b、パワーアンプ23b及び素子切替器24bを備えている。信号発生器22a,22b、パワーアンプ23a,23b及び素子切替器24a,24bは、超音波探触子列1,2の該当する各探触子からガイド波を送信させるための機構である。ガイド波送受信器4は、さらに、超音波探触子列1,2の各探触子によって受信した各受信信号(ガイド波の反射信号)を入力する素子切替器25及び受信アンプ26を備えている。   As shown in FIG. 3, the guide wave transmitter / receiver 4 includes a controller 21, a signal generator 22 a for the ultrasonic probe array 1, a power amplifier 23 a, an element switch 24 a, and an ultrasonic probe array 2. A signal generator 22b, a power amplifier 23b, and an element switch 24b. The signal generators 22a and 22b, the power amplifiers 23a and 23b, and the element switchers 24a and 24b are mechanisms for transmitting guide waves from the corresponding probes in the ultrasonic probe arrays 1 and 2. The guide wave transmitter / receiver 4 further includes an element switch 25 and a reception amplifier 26 for inputting each received signal (guide wave reflection signal) received by each probe of the ultrasonic probe rows 1 and 2. Yes.

信号発生器22a,22bは制御器21にそれぞれ接続される。信号発生器22aはパワーアンプ23aを介して素子切替器24aに接続される。制御器21は素子切替器24aにも接続されている。探触子1a,1b,1c,1dのそれぞれは素子切替器24aに接続される。素子切替器24aは、制御器21からの切替指令に基づいて、パワーアンプ23aと各探触子1a〜1dのそれぞれとの接続を切り替える。   The signal generators 22a and 22b are connected to the controller 21, respectively. The signal generator 22a is connected to the element switch 24a via the power amplifier 23a. The controller 21 is also connected to the element switch 24a. Each of the probes 1a, 1b, 1c, 1d is connected to an element switch 24a. The element switch 24 a switches the connection between the power amplifier 23 a and each of the probes 1 a to 1 d based on a switching command from the controller 21.

信号発生器22bはパワーアンプ23bを介して素子切替器24bに接続される。制御器21は素子切替器24bにも接続される。探触子2a,2b,2c,2dのそれぞれは素子切替器24bに接続される。素子切替器24bは、制御器21からの切替指令に基づいて、パワーアンプ23bと各探触子2a〜2dのそれぞれとの接続を切り替える。   The signal generator 22b is connected to the element switch 24b through the power amplifier 23b. The controller 21 is also connected to the element switch 24b. Each of the probes 2a, 2b, 2c, 2d is connected to an element switch 24b. The element switch 24b switches connection between the power amplifier 23b and each of the probes 2a to 2d based on a switching command from the controller 21.

探触子1a,1b,1c,1d,2a,2b,2c,2dの素子切替器24a,24bへの接続は、同軸ケーブルを介して行われる。受信アンプ26に接続された素子切替器25は、各探触子1a〜1d及び2a〜2dに接続される。各探触子1a〜1d及び2a〜2dの素子切替器25への接続も、同軸ケーブルを介して行われる。制御器21も素子切替器25に接続されている。素子切替器25は、制御器21からの切替指令に基づいて、受信アンプ26と探触子1a,1b,1c,1d,2a,2b,2c,2dのそれぞれとの接続を切り替える。受信アンプ26は同軸ケーブルによりA/D変換器5に接続されている。   The probes 1a, 1b, 1c, 1d, 2a, 2b, 2c, and 2d are connected to the element switchers 24a and 24b through coaxial cables. The element switch 25 connected to the reception amplifier 26 is connected to the probes 1a to 1d and 2a to 2d. Connection of the probes 1a to 1d and 2a to 2d to the element switch 25 is also performed via a coaxial cable. The controller 21 is also connected to the element switch 25. The element switch 25 switches the connection between the reception amplifier 26 and each of the probes 1a, 1b, 1c, 1d, 2a, 2b, 2c, and 2d based on a switching command from the controller 21. The reception amplifier 26 is connected to the A / D converter 5 by a coaxial cable.

図2に戻り、A/D変換器5は、アナログ信号であるガイド波の受信波形をテジタル信号であるテジタル波形に変換する機能を有する。A/D変換器5は、例えば、市販の外付けA/D変換器、またはコンピュータ組み込み式のボードタイプのA/D変換器が利用される。   Returning to FIG. 2, the A / D converter 5 has a function of converting a reception waveform of a guide wave, which is an analog signal, into a digital waveform, which is a digital signal. As the A / D converter 5, for example, a commercially available external A / D converter or a board-type A / D converter built in a computer is used.

コンピュータ6は、中央制御装置6a及び信号処理装置6bとして機能する。A/D変換器5は、受信アンプ26から出力された各受信信号(受信波形)をテジタル信号に変換してコンピュータ6に含まれる信号処理装置6bに入力する。中央制御装置6aは、ガイド波送信指令等の制御指令を制御器21に出力する。   The computer 6 functions as a central control device 6a and a signal processing device 6b. The A / D converter 5 converts each reception signal (reception waveform) output from the reception amplifier 26 into a digital signal and inputs the digital signal to a signal processing device 6 b included in the computer 6. The central control device 6a outputs a control command such as a guide wave transmission command to the controller 21.

表示装置7は、信号処理装置6bで生成された画像情報等の表示情報を、さらに、必要に応じて、信号処理装置6bがA/D変換器5から入力するテジタル信号(受信アンプ26からの出力信号に対応)をそのまま表示する。   The display device 7 further displays the display information such as the image information generated by the signal processing device 6b, as necessary, as a digital signal (from the reception amplifier 26) that the signal processing device 6b inputs from the A / D converter 5. (Corresponding to the output signal) is displayed as it is.

配管検査装置10を用いた配管の検査方法を、図1のフローチャートを用いて以下に説明する。図1のフローチャートを実施するに先立ち、まず、探傷検査のための準備を行う。準備段階においては、図2において各超音波探触子列1,2の各探触子を、配管9の検査箇所に配置する。すなわち、超音波探触子列1は、検査対象である配管9のある検査位置に配置される。超音波探触子列2は、配管9の軸方向において、超音波探触子列1から所定間隔λ/4だけ離れた位置を基本として配置される。なお、超音波探触子列1,2の各探触子を配管9の周方向に配置する際には、配管9を取り巻いている保温材の一部を予め取り外す。   A pipe inspection method using the pipe inspection apparatus 10 will be described below with reference to the flowchart of FIG. Prior to the implementation of the flowchart of FIG. 1, first, preparation for a flaw detection inspection is made. In the preparation stage, the probes of the ultrasonic probe rows 1 and 2 in FIG. That is, the ultrasonic probe row 1 is arranged at an inspection position where the pipe 9 to be inspected is present. The ultrasonic probe row 2 is basically arranged at a position separated from the ultrasonic probe row 1 by a predetermined interval λ / 4 in the axial direction of the pipe 9. When the probes of the ultrasonic probe rows 1 and 2 are arranged in the circumferential direction of the pipe 9, a part of the heat insulating material surrounding the pipe 9 is removed in advance.

なお、本発明で検査の対象とする配管は、図2の9で示すような一般的な配管であり、その他にはタンクなどの円筒形状構造物に広く適用可能である。配管9は、一般的な配管がそうであるように、管端9a、溶接部9cを備える。また、この配管9には、減肉部またはき裂9bがあるものとする。   The pipe to be inspected in the present invention is a general pipe as shown by 9 in FIG. 2, and can be widely applied to cylindrical structures such as a tank. The pipe 9 includes a pipe end 9a and a welded portion 9c, as is the case with a general pipe. Further, it is assumed that the pipe 9 has a thinned portion or a crack 9b.

図1のフローチャートにおいては、各探触子の配管9の周方向への配置が完了した後、オペレータは、ステップS101において、入力装置(図示せず)を用いて中央制御装置6aに測定対象である図2の配管9の厚さと、溶接部9cの溶接線断面形状を入力する。   In the flowchart of FIG. 1, after the placement of the probes 9 in the circumferential direction of the pipes 9 is completed, the operator uses the input device (not shown) to measure the central controller 6a on the measurement target in step S101. The thickness of the pipe 9 in FIG. 2 and the weld line cross-sectional shape of the weld 9c are input.

図4は、図1の表示装置7に表示される画面を示しており、このうち図4aは、測定対象9の厚さと、溶接部9cの溶接線断面形状を入力するための条件設定画面100の例である。条件設定画面100は、溶接線形状表示画面101と、形状入力画面102とから構成されている。このうち、画面101は、配管9の厚さと、溶接部9cの溶接部分の形状が図示され、画面102では、配管9の厚さと、溶接部9cの溶接部分の形状についての各部数値の入力値が表示されている。   FIG. 4 shows a screen displayed on the display device 7 of FIG. 1, and FIG. 4a shows a condition setting screen 100 for inputting the thickness of the measurement object 9 and the weld line cross-sectional shape of the weld 9c. It is an example. The condition setting screen 100 includes a weld line shape display screen 101 and a shape input screen 102. Among them, the screen 101 shows the thickness of the pipe 9 and the shape of the welded portion of the welded portion 9c, and the screen 102 shows the input values of the numerical values of the respective parts regarding the thickness of the pipe 9 and the shape of the welded portion of the welded portion 9c. Is displayed.

溶接部9cの溶接線の断面形状は、通常、配管に対して軸対称なので、中心軸を含む断面での形状を与えることになる。形状の入力値は、例えば、厚さd1、余盛高さd2、余盛軸長さl1、裏波高さd3、裏波軸長さl2等の数値で与え、円弧で近似することで形状を決定する。曲線の近似は円弧以外でも可能であり、実際の溶接線形状に近い方が望ましい。形状を比較的良く模擬した点群データで与えることも可能である。なお、形状入力画面102で各部数値を入力したときに、この入力結果が表示画面101の形状に反映されるようにするのがよい。   Since the cross-sectional shape of the weld line of the welded portion 9c is usually axially symmetric with respect to the piping, the cross-sectional shape including the central axis is given. The input value of the shape is given by numerical values such as thickness d1, extra height d2, extra shaft length l1, back wave height d3, back wave axis length l2, etc., and the shape is approximated by an arc. decide. The curve can be approximated by other than a circular arc, and is preferably close to the actual weld line shape. It is also possible to provide point cloud data that simulates the shape relatively well. It should be noted that when each part value is input on the shape input screen 102, the input result is preferably reflected on the shape of the display screen 101.

次に、オペレータは、ステップS102において入力装置(図示せず)から中央制御装置6aに、反射率計算の指示を与え、中央制御装置6aは周波数情報を考慮した反射率を計算する。   Next, in step S102, the operator gives an instruction for reflectance calculation from an input device (not shown) to the central controller 6a, and the central controller 6a calculates the reflectance in consideration of the frequency information.

図4bは、反射率の計算結果が表示装置7に出力された例を示す表示画面(反射率解析結果表示画面103)である。画面103は、横軸にガイド波の周波数、縦軸にこの周波数のときの反射率を示している。ステップS101で与えた形状の溶接部9cの溶接線でのガイド波の反射率は、周波数によって周期的に変化する傾向になる。ここでは、例えば、周波数40kHzのガイド波を用いた場合では、反射率が管端9aのような全反射部位からの反射波を100%としたときに、溶接部9cの溶接線からの反射波は、その振幅比で15%であることが計算から得られる。   FIG. 4B is a display screen (reflectance analysis result display screen 103) showing an example in which the reflectance calculation result is output to the display device 7. The screen 103 shows the guide wave frequency on the horizontal axis and the reflectivity at this frequency on the vertical axis. The reflectivity of the guide wave at the weld line of the welded part 9c having the shape given in step S101 tends to periodically change depending on the frequency. Here, for example, in the case of using a guide wave with a frequency of 40 kHz, the reflected wave from the weld line of the welded portion 9c when the reflected wave from the total reflection portion such as the tube end 9a is 100%. Is calculated to be 15% in the amplitude ratio.

なお、画面103において、解析値Wの極大値W1は、画面102で入力した溶接部9cの溶接線の断面形状を示す数値のうち、主に厚さd1、余盛高さd2、裏波高さd3の関数として定まり、区間W2は、余盛軸長さl1、裏波軸長さl2の関数として定まる。   In the screen 103, the maximum value W1 of the analysis value W is mainly the thickness d1, the extra height d2, and the back wave height among the numerical values indicating the cross-sectional shape of the weld line of the weld 9c input on the screen 102. The interval W2 is determined as a function of the extra-shaft axis length l1 and the back wave axis length l2.

これまでの説明で明らかなように、溶接部9cは一般的な配管には必ずと言ってよいほど存在し、かつその位置も事前に把握可能である。かつ溶接部9cからの反射波の振幅が全反射部位からの反射波の比として計算できている。従って、溶接部9cからの反射波の振幅を基準として、減肉部またはき裂9bからの反射波の振幅を評価することで、位置は勿論のこと、大きさの情報を得ることができる。以下のステップでは、反射波から、これらの情報を得る。   As is apparent from the above description, the welded portion 9c is present in general piping as much as possible, and its position can be grasped in advance. In addition, the amplitude of the reflected wave from the weld 9c can be calculated as the ratio of the reflected wave from the total reflection portion. Accordingly, by evaluating the amplitude of the reflected wave from the thinned portion or the crack 9b on the basis of the amplitude of the reflected wave from the welded portion 9c, information on the magnitude as well as the position can be obtained. In the following steps, these pieces of information are obtained from the reflected wave.

次にオペレータは、ステップS103において、中央制御装置6aに検査開始信号を入力する。ここでの動作を、図5を用いて詳細に説明する。   Next, in step S103, the operator inputs an inspection start signal to the central controller 6a. The operation here will be described in detail with reference to FIG.

検査開始信号を入力した図2の中央制御装置6aは、図5に示すステップS1031、S1032、S1034の各処理を実行する。なお、信号処理装置6bは、図5に示すステップS1033、S1035の各処理を実行する。   The central control device 6a in FIG. 2 to which the inspection start signal is input executes each processing of steps S1031, S1032, and S1034 shown in FIG. Note that the signal processing device 6b executes the processes of steps S1033 and S1035 shown in FIG.

ステップS1031において、まず中央制御装置6aは、超音波探触子列2に対する各ガイド波送信指令(送信制御信号)を出力する。   In step S1031, first, the central controller 6a outputs each guide wave transmission command (transmission control signal) to the ultrasonic probe array 2.

超音波探触子列2に対するガイド波送信指令を入力した図3の制御器21は、素子切替器24bに切替指令(切替制御信号)を出力する。素子切替器24bは、入力した切替指令に基づいて、探触子2a,2b,2c,2dを実質的に同時にパワーアンプ23bに接続する。ガイド波送信指令を入力した制御器21は、信号発生器22bに、それぞれ、探触子2a〜2dに対する第2励起指令(第2励起制御信号)を出力する。信号発生器22bは、それらの第2励起指令に基づいて探触子2a〜2dに対する第2励起信号をそれぞれ出力する。パワーアンプ23bは、それらの第2励起信号を増幅する。増幅された各第2励起信号は、上記したように切り替えられる素子切替器24bを介して該当する探触子2a〜2dに実質的に同時に印加される。探触子2a〜2dは、第2励起信号をそれぞれ入力する。   The controller 21 in FIG. 3 that has input a guide wave transmission command to the ultrasound probe array 2 outputs a switching command (switching control signal) to the element switch 24b. The element switch 24b connects the probes 2a, 2b, 2c, and 2d to the power amplifier 23b substantially simultaneously based on the input switching command. The controller 21 receiving the guide wave transmission command outputs a second excitation command (second excitation control signal) for the probes 2a to 2d to the signal generator 22b. The signal generator 22b outputs second excitation signals for the probes 2a to 2d based on the second excitation command. The power amplifier 23b amplifies these second excitation signals. The amplified second excitation signals are applied substantially simultaneously to the corresponding probes 2a to 2d via the element switch 24b that is switched as described above. The probes 2a to 2d each receive the second excitation signal.

次に、中央制御装置6aは、ステップS1032において、超音波探触子列1に対する各ガイド波送信指令(送信制御信号)を出力する。   Next, the central controller 6a outputs each guide wave transmission command (transmission control signal) to the ultrasound probe array 1 in step S1032.

素子切替器24aは、切替指令に基づいて、探触子1a,1b,1c,1dを実質的に同時にパワーアンプ23aに接続する。ガイド波送信指令を入力した制御器21は、信号発生器22aに、それぞれ、探触子1a〜1dに対する第1励起指令(第1励起制御信号)を出力する。信号発生器22aは、それらの第1励起指令に基づいて探触子1a〜1dに対する第1励起信号をそれぞれ出力する。パワーアンプ23aは、それらの第1励起信号を増幅する。増幅された各第1励起信号は、上記したように切り替えられる素子切替器24aを介して該当する探触子1a〜1dに実質的に同時に印加される。探触子1a〜1dは、第1励起信号をそれぞれ入力する。   The element switch 24a connects the probes 1a, 1b, 1c, and 1d to the power amplifier 23a substantially simultaneously based on the switching command. The controller 21 receiving the guide wave transmission command outputs a first excitation command (first excitation control signal) for the probes 1a to 1d to the signal generator 22a. The signal generator 22a outputs the first excitation signals for the probes 1a to 1d based on the first excitation commands. The power amplifier 23a amplifies those first excitation signals. The amplified first excitation signals are applied substantially simultaneously to the corresponding probes 1a to 1d via the element switch 24a that is switched as described above. Each of the probes 1a to 1d receives a first excitation signal.

この場合に、探触子1a〜1dに入力される第1励起信号は、探触子2a〜2dに入力される第2励起信号よりも、ガイド波が配管9において超音波探触子列2と超音波探触子列1の間の距離を伝搬するのに要する時間(以下、遅延時間という)だけ遅延され、絶対値が同じで符号が逆転されている。この遅延は、制御器21から信号発生器22aに第1励起指令を出力する時点を、制御器11から信号発生器22bに第2励起指令を出力した時点から上記した遅延時間だけ遅らせることによって達成できる。   In this case, the first excitation signal input to the probes 1a to 1d is guided more in the ultrasonic probe array 2 in the pipe 9 than the second excitation signal input to the probes 2a to 2d. And the ultrasonic probe row 1 are delayed by a time required to propagate the distance (hereinafter referred to as a delay time), the absolute value is the same, and the sign is reversed. This delay is achieved by delaying the time point when the first excitation command is output from the controller 21 to the signal generator 22a by the delay time described above from the time point when the second excitation command is output from the controller 11 to the signal generator 22b. it can.

探触子1a〜1dに入力される第1励起信号を、探触子2a〜2dに入力される第2励起信号よりも、上記の遅延時間だけ遅延させているため、図2において、超音波探触子列1,2よりも右側に進行するガイド波の振幅を同位相で増大させることが可能になり、超音波探触子列1,2よりも左側に進行するガイド波の振幅を逆位相で減少させることが可能になる。   Since the first excitation signals input to the probes 1a to 1d are delayed by the above delay time with respect to the second excitation signals input to the probes 2a to 2d, in FIG. It is possible to increase the amplitude of the guide wave traveling to the right side of the probe rows 1 and 2 in the same phase, and reverse the amplitude of the guide wave traveling to the left side of the ultrasonic probe rows 1 and 2. It becomes possible to decrease by phase.

なお、探触子2a〜2dに入力される第2励起信号は、探触子1a〜1dに入力される第1励起信号と符号が同一であり、探触子1a〜1dに入力される第1励起信号よりも上記の遅延時間だけ逆に遅らせてもよい。これによって、第1励起信号が実質的に同時に印加された探触子1a〜1d及び第2励起信号が実質的に同時に印加された探触子2a〜2dは、振動することによって配管9にガイド波をそれぞれ発生させる。これらのガイド波8は配管9の軸方向に伝搬する。   The second excitation signals input to the probes 2a to 2d have the same signs as the first excitation signals input to the probes 1a to 1d, and the second excitation signals input to the probes 1a to 1d. It may be delayed by the above delay time rather than one excitation signal. Accordingly, the probes 1a to 1d to which the first excitation signal is applied substantially simultaneously and the probes 2a to 2d to which the second excitation signal is applied substantially simultaneously are guided to the pipe 9 by vibrating. Generate each wave. These guide waves 8 propagate in the axial direction of the pipe 9.

図2において、軸方向に伝搬したガイド波8は、配管9に管端部9a、減肉部またはき裂9b、溶接部9cが存在する場合には、ガイド波8はそこで反射されて反射波(反射信号)となって逆方向に進行する。この反射波は、超音波探触子列1,2の探触子によって受信される。   In FIG. 2, the guide wave 8 propagated in the axial direction is reflected and reflected by the guide wave 8 when a pipe end portion 9 a, a thinned portion or crack 9 b, and a welded portion 9 c exist in the pipe 9. (Reflected signal) and travels in the opposite direction. This reflected wave is received by the probes of the ultrasonic probe rows 1 and 2.

ステップS1033においては、片側の超音波探触子列からの受信信号を受信する。素子切替器25は、制御器21からの切替指令に基づいた切替え操作により、探触子1a,1b,1c,1dを実質的に同時に受信アンプ26に接続する。探触子1a,1b,1c,1dで受信された受信信号(受信波形)は、素子切替器25を経て受信アンプ26に入力され、受信アンプ26によって増幅される。増幅された受信信号は、A/D変換器5に伝えられる。A/D変換器5は、入力した受信信号をそれぞれディジタル信号に変換する。制御器21は、入力したガイド波送信指令に基づいてA/D変換器5に対してトリガ信号を出力している。A/D変換器5は、このトリガ信号を入力した後、アナログ信号である受信信号のディジタル信号への変換を開始する。コンピュータ6の信号処理装置6Bは、A/D変換器5から出力されたディジタル信号(ディジタル化された受信信号)を入力する。これらのディジタル信号はコンピュータ6の記憶装置(図示せず)に記憶される。   In step S1033, a reception signal from the ultrasonic probe array on one side is received. The element switch 25 connects the probes 1a, 1b, 1c, and 1d to the reception amplifier 26 substantially simultaneously by a switching operation based on a switching command from the controller 21. Received signals (received waveforms) received by the probes 1a, 1b, 1c, and 1d are input to the receiving amplifier 26 through the element switch 25 and amplified by the receiving amplifier 26. The amplified received signal is transmitted to the A / D converter 5. The A / D converter 5 converts each received signal received into a digital signal. The controller 21 outputs a trigger signal to the A / D converter 5 based on the input guide wave transmission command. After inputting this trigger signal, the A / D converter 5 starts converting the received signal, which is an analog signal, into a digital signal. The signal processing device 6B of the computer 6 inputs the digital signal (digitized reception signal) output from the A / D converter 5. These digital signals are stored in a storage device (not shown) of the computer 6.

次に、ステップS1034において、両方の超音波探触子列で受信信号を入力したかを判定する。中央制御装置6aは、信号処理装置6bで入力した各ディジタル信号の入力情報を信号処理装置6bから入力する。これらのディジタル信号は個々の超音波探触子列に対応している。中央制御装置6aは、各ディジタル信号の入力情報に基づいて、両方の超音波探触子列で受信信号を入力したかを判定する。この判定結果が「YES」であればステップS1035の処理を実行し、その判定結果が「NO」であればステップS1031の処理を実行する。   Next, in step S1034, it is determined whether or not a reception signal is input to both ultrasonic probe trains. The central controller 6a inputs the input information of each digital signal input by the signal processor 6b from the signal processor 6b. These digital signals correspond to individual ultrasonic probe trains. Based on the input information of each digital signal, the central control device 6a determines whether or not the reception signal is input to both ultrasonic probe arrays. If the determination result is “YES”, the process of step S1035 is executed, and if the determination result is “NO”, the process of step S1031 is executed.

ステップS1031〜S1034の処理の繰り返しにより、信号処理装置6bは、両方の超音波探触子列、超音波探触子列1及び超音波探触子列2の両方から出力された各受信信号に対する各ディジタル信号を入力する。それらの受信信号は、同じ反射源(例えば、配管9の管端部9a、減肉部9b及び溶接部9c)からの反射信号である。   By repeating the processing in steps S1031 to S1034, the signal processing device 6b performs the processing on each reception signal output from both the ultrasonic probe rows, the ultrasonic probe row 1 and the ultrasonic probe row 2. Input each digital signal. These received signals are reflected signals from the same reflection source (for example, the pipe end portion 9a, the thinned portion 9b, and the welded portion 9c).

ステップS1035において、信号処理装置6bは、上記した「YES」の判定情報を中央制御装置6aから入力したとき、各受信信号を合成する。このステップS1035における各受信信号の合成処理は、図2において超音波探触子列1,2よりも右側から超音波探触子列1,2に向かって伝搬してくるガイド波を抽出する処理である。   In step S1035, the signal processing device 6b synthesizes the received signals when the determination information “YES” described above is input from the central control device 6a. The reception signal combining process in step S1035 is a process of extracting a guide wave propagating from the right side of the ultrasonic probe rows 1 and 2 toward the ultrasonic probe rows 1 and 2 in FIG. It is.

以上の図5の一連の処理により、図1のガイド波の送受信ステップ(ステップS103)が終了する。これが終了すると、図1に戻りステップS104以降の処理を実行する。ステップS104以降では、反射波の解析により減肉部9bの位置と大きさを求める。   Through the series of processes shown in FIG. 5, the guide wave transmission / reception step (step S103) in FIG. 1 is completed. When this is completed, the process returns to FIG. After step S104, the position and size of the thinned portion 9b are obtained by analysis of the reflected wave.

次に、オペレータは、図5のステップS103で得られた合成信号から、溶接部9cの溶接線の信号(信号の出現位置は、あらかじめ図面や目視で確認しておくことが可能)を選択し、中央制御装置6aに入力する(ステップS104)。   Next, the operator selects a weld line signal of the welded portion 9c from the composite signal obtained in step S103 of FIG. 5 (the appearance position of the signal can be confirmed in advance by drawing or visual observation). Then, input to the central controller 6a (step S104).

そのときの表示装置9の画面表示の一例(反射波表示画面104)を図6に示す。図6において、反射波表示画面104の下部に示したのが、検査対象配管9であり、管端部9aと1つの減肉部9bと3つの溶接部9c(9c1,9c2,9c3)を有する。反射波表示画面104は、横軸にセンサからの配管距離、縦軸に振幅を示しており、ここには3つの溶接部9c(9c1,9c2,9c3)からの反射波を意味する
溶接線信号31、32、33が表示される。また、反射波表示画面104には、減肉部9bからの反射波を意味する信号36も表示される。
An example of the screen display of the display device 9 at that time (reflected wave display screen 104) is shown in FIG. In FIG. 6, the lower part of the reflected wave display screen 104 shows a pipe 9 to be inspected, which has a pipe end portion 9a, one thinned portion 9b, and three welded portions 9c (9c1, 9c2, 9c3). . The reflected wave display screen 104 shows the pipe distance from the sensor on the horizontal axis and the amplitude on the vertical axis. Here, the weld line signal means the reflected waves from the three welds 9c (9c1, 9c2, 9c3). 31, 32, and 33 are displayed. The reflected wave display screen 104 also displays a signal 36 that means a reflected wave from the thinned portion 9b.

反射波表示画面104には、当初溶接線信号31、32、33と減肉部の信号36がパルス状に表示されている。これらの大きさ(振幅)は様々であるが、配管9上の溶接部位置が判明しているので、どれが溶接線信号であるのかは、容易に見分けが付く。   On the reflected wave display screen 104, the initial welding line signals 31, 32 and 33 and the signal 36 of the thinning portion are displayed in a pulse shape. Although these magnitudes (amplitudes) are various, since the position of the welded portion on the pipe 9 is known, it is easy to distinguish which is the weld line signal.

オペレータは、このうち、例えば、溶接線信号31と信号32を選択する。これによって、信号33も通過する距離減衰曲線34が描画される。距離減衰曲線34は、信号31と信号32の振幅値を通る減衰曲線として描画する。この距離減衰曲線34は、先にステップS102において求めた溶接線からの反射率15%のときの減衰曲線である。   Of these, for example, the operator selects the welding line signal 31 and the signal 32. As a result, a distance attenuation curve 34 through which the signal 33 also passes is drawn. The distance attenuation curve 34 is drawn as an attenuation curve that passes through the amplitude values of the signal 31 and the signal 32. This distance attenuation curve 34 is an attenuation curve when the reflectance from the weld line obtained in step S102 is 15%.

また、この距離減衰曲線34を基準に、欠陥を抽出するしきい値となる距離減衰曲線が決定される。例えば、欠陥を抽出するしきい値を反射率3%と仮定する。距離減衰曲線35は、距離減衰曲線34が反射率15%であることから、比例的に描画した曲線である。減肉部9bからの反射波36は、この反射率3%の距離減衰曲線35と比較される。   Further, a distance attenuation curve serving as a threshold for extracting defects is determined based on the distance attenuation curve 34. For example, assume that the threshold for extracting defects is 3% reflectance. The distance attenuation curve 35 is a curve drawn proportionally because the distance attenuation curve 34 has a reflectance of 15%. The reflected wave 36 from the thinned portion 9b is compared with the distance attenuation curve 35 having a reflectance of 3%.

次に、中央制御装置6aは、距離減衰曲線35を超える信号を抽出する(ステップS105)。図6では、信号36が抽出される。信号36の信号レベルは、距離減衰曲線35の比で反射率として測定される。図の例では例えば信号36の信号レベルは、4%であったとする。   Next, the central controller 6a extracts a signal exceeding the distance attenuation curve 35 (step S105). In FIG. 6, the signal 36 is extracted. The signal level of the signal 36 is measured as a reflectance by the ratio of the distance attenuation curve 35. In the illustrated example, for example, it is assumed that the signal level of the signal 36 is 4%.

最後に、オペレータは、ステップS106において、信号36の反射率に基づき、欠陥の断面積比を評価する。このときも、欠陥の形状、特にガイド波伝搬方向の長さによって、反射率が変化するので、ステップS101からステップS102と同等の方法を用いる。ただし、減肉の形状は、溶接線と異なり局所的であり、配管に対して軸対称でないケースが多い。   Finally, in step S106, the operator evaluates the sectional area ratio of the defect based on the reflectance of the signal 36. Also at this time, the reflectance varies depending on the shape of the defect, particularly the length in the guide wave propagation direction, and therefore, a method equivalent to that in steps S101 to S102 is used. However, the shape of the thinning is local unlike the weld line and is often not axially symmetric with respect to the piping.

その形状は、例えば、図7に示すようなパラメータで球体の一部として与えることができる。図7の例では、欠陥はガイド波伝搬方向の長さbと、これに直交する方向の長さaと、深さcと半径rで定義される。このうち、図6の欠陥からの反射波36の大きさ(4%)は、ガイド波伝搬方向の長さbと欠陥の断面積比(欠陥の断面積Sを配管の断面積Sで除した値)で決定される。 The shape can be given as a part of a sphere with parameters as shown in FIG. 7, for example. In the example of FIG. 7, the defect is defined by a length b in the guide wave propagation direction, a length a in a direction orthogonal thereto, a depth c, and a radius r. Among these, the magnitude of the reflected waves 36 from the defect of FIG. 6 (4%), the cross-sectional area ratio of the length b and the defect of the guide wave propagation direction (except the cross-sectional area S of the defect at the cross-sectional area S 0 of the pipe Value).

図8aは、ガイド波の送信周波数(先の例では40kHz)と反射率の軸上に、ガイド波伝搬方向の長さbを10mmとして欠陥の断面積比をパラメータとして反射率を示した図であり、予め求めておく。本事例の場合にはガイド波の周波数が40kHz、欠陥からの反射波36の大きさが4%であるので、第8図aからは断面積比10%程度の欠陥と推定できる。さらに有効な方法としては、図8bのように、ガイド波の周波数が40kHz、欠陥からの反射波36の大きさが4%を示した場合に、予め求めておいたガイド波伝搬方向の長さbをパラメータとした複数の反射率を参照する。このようなデータを参照し、かつ40kHz近傍で周波数を変化させて測定することにより、ガイド波伝搬方向の長さbと欠陥の断面積比を推定することができる。   FIG. 8a is a diagram showing the reflectivity with the guide wave transmission frequency (40 kHz in the previous example) and the reflectivity axis as a parameter with the length b in the guide wave propagation direction as 10 mm and the defect cross-sectional area ratio as a parameter. Yes, ask in advance. In this case, since the frequency of the guide wave is 40 kHz and the magnitude of the reflected wave 36 from the defect is 4%, it can be estimated from FIG. 8a that the defect has a cross-sectional area ratio of about 10%. As a more effective method, as shown in FIG. 8b, when the frequency of the guide wave is 40 kHz and the magnitude of the reflected wave 36 from the defect is 4%, the length of the guide wave propagation direction obtained in advance is obtained. Reference is made to a plurality of reflectances with b as a parameter. By referring to such data and measuring by changing the frequency in the vicinity of 40 kHz, it is possible to estimate the length b in the guide wave propagation direction and the sectional area ratio of the defect.

以上、説明したように、本実施例においては、配管に存在する溶接線のような形状不連続部を用いて、その周波数特性を考慮して校正を行うので、センサの受信感度を高精度に校正することができ、欠陥サイズを高精度に評価可能になる。特に、センサ設置個所以外は保温材で覆われた配管のように基準反射部材を用いることができないケースや、表面が荒れた配管などのように基準反射部材の設置が難しいケースにおいて、高い精度で欠陥サイズを評価できる。   As described above, in the present embodiment, calibration is performed in consideration of the frequency characteristics using a discontinuous portion such as a weld line existing in the pipe, so that the receiving sensitivity of the sensor is highly accurate. Calibration can be performed, and the defect size can be evaluated with high accuracy. Especially in cases where the reference reflecting member cannot be used, such as piping covered with a heat insulating material, other than where the sensor is installed, or in cases where it is difficult to install the reference reflecting member, such as piping with a rough surface. Defect size can be evaluated.

1、2:超音波探触子列
1a,1b,1c,1d:超音波探触子
2a,2b,2c,2d:超音波探触子
3:ガイド波センサ
4:ガイド波送受信器
5:A/D変換器
6:コンピュータ
6a:中央制御装置
6b:信号処理装置
7:表示装置
8:ガイド波
9:配管
10:配管検査装置
1, 2: Ultrasonic probe rows 1a, 1b, 1c, 1d: Ultrasonic probes 2a, 2b, 2c, 2d: Ultrasonic probe 3: Guide wave sensor 4: Guide wave transmitter / receiver 5: A / D converter 6: computer 6a: central control device 6b: signal processing device 7: display device 8: guide wave 9: piping 10: piping inspection device

Claims (9)

溶接部分を含む円筒形状構造物にガイド波を印加し、その反射波を用いて構造物の欠陥の大きさを検出する方法において、
測定対象の円筒形状構造物の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第1の反射率を求める第1のステップと、センサを設置してガイド波を送受信する第2のステップと、前記円筒形状構造物の溶接部分の位置に出現する複数の反射波信号から第1の距離減衰曲線を求める第3のステップと、欠陥として測定すべき第2の反射率を設定し、前記第1の反射率と第2の反射率と前記第1の距離減衰曲線から、第2の反射率のときの第2の距離減衰曲線を求める第4のステップと、前記第2のステップにより得られた反射波の大きさと前記第2の距離減衰曲線とから欠陥と認定すると共に、そのときの第3の反射率を求める第5のステップと、第5のステップの第3の反射率から欠陥の大きさを得る第6のステップからなることを特徴とするガイド波検査方法。
In a method of applying a guide wave to a cylindrical structure including a welded portion and detecting the size of a defect in the structure using the reflected wave,
A first step of setting a cross-sectional shape of a welded portion of a cylindrical structure to be measured to obtain a first reflectance depending on a guide wave frequency, and a second step of installing a sensor and transmitting / receiving a guide wave And a third step of obtaining a first distance attenuation curve from a plurality of reflected wave signals appearing at the position of the welded portion of the cylindrical structure, and setting a second reflectance to be measured as a defect , A fourth step of obtaining a second distance attenuation curve at the second reflectance from the first reflectance, the second reflectance and the first distance attenuation curve is obtained by the second step. A fifth step of determining a third reflectance at that time from the magnitude of the reflected wave and the second distance attenuation curve obtained, and a defect from the third reflectance of the fifth step Consisting of a sixth step to obtain the size of Guided wave inspection method characterized.
請求項1に記載のガイド波検査方法において、
第1のステップでは、溶接部分の断面形状として溶接部分の余盛を含む厚さと、余盛部の長さで設定することを特徴とするガイド波検査方法。
The guided wave inspection method according to claim 1,
In the first step, the guide wave inspection method is characterized in that the cross-sectional shape of the welded part is set by a thickness including the extraneous portion of the welded part and the length of the extraneous part.
請求項2に記載のガイド波検査方法において、
ガイド波周波数に依存する第1の反射率を振幅と周波数区間で定義し、溶接部分の余盛を含む厚さで振幅を定め、余盛部の長さで周波数区間を定めることを特徴とするガイド波検査方法。
In the guide wave inspection method according to claim 2,
The first reflectivity depending on the guide wave frequency is defined by an amplitude and a frequency interval, the amplitude is determined by a thickness including an extra portion of a welded portion, and the frequency interval is determined by the length of the extra portion. Guide wave inspection method.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のガイド波検査方法において、
ガイド波周波数に対する反射率の特性上に複数の欠陥断面積比特性を有し、前記ガイド波周波数と、前記第3の反射率とから欠陥断面積比を求めることを特徴とするガイド波検査方法。
In the guide wave inspection method according to any one of claims 1 to 3,
A guide wave inspection method having a plurality of defect cross-sectional area ratio characteristics on a characteristic of reflectivity with respect to a guide wave frequency, and obtaining a defect cross-sectional area ratio from the guide wave frequency and the third reflectivity .
配管の円周方向に配列される複数の第一の超音波探触子を有した第一の超音波探触子列と、前記第一の超音波探触子列から長手方向に所定距離離れ、配管の円周方向に配列される複数の第二の超音波探触子を有した第二の超音波探触子列と、前記配管の長手方向の一方側にガイド波を伝搬させるように、前記第一の超音波探触子列と第二の超音波探触子列へ印加する発信信号の印加時刻を相対的にずらすと共に、前記ガイド波の反射波を電気的な受信信号として得る送受信手段と、前記受信信号に基づいて配管の欠陥を検出する処理装置と、画像表示手段とを含む配管検査装置において、
前記処理装置は、配管の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第1の反射率を求める第1の手段と、前記配管の溶接部分の位置に出現する複数の反射波信号から第1の距離減衰曲線を求める第2の手段と、欠陥として測定すべき第2の反射率を設定し、前記第1の反射率と第2の反射率と前記第1の距離減衰曲線から、第2の反射率のときの第2の距離減衰曲線を求める第3の手段と、前記超音波探触子から得られた反射波の大きさと前記第2の距離減衰曲線とから欠陥と認定すると共に、そのときの第3の反射率を求める第4の手段と、第4の手段の第3の反射率から欠陥の大きさを得る第5の手段からなることを特徴とするガイド波検査装置。
A first ultrasonic probe array having a plurality of first ultrasonic probes arranged in a circumferential direction of the pipe, and a predetermined distance in the longitudinal direction from the first ultrasonic probe array; A second ultrasonic probe array having a plurality of second ultrasonic probes arranged in the circumferential direction of the pipe, and a guide wave to propagate to one side in the longitudinal direction of the pipe The transmission time of the transmission signal applied to the first ultrasonic probe array and the second ultrasonic probe array is relatively shifted, and the reflected wave of the guide wave is obtained as an electrical reception signal. In a pipe inspection apparatus including a transmission / reception means, a processing device for detecting a pipe defect based on the received signal, and an image display means,
The processing apparatus sets a cross-sectional shape of a welded portion of the pipe to obtain a first reflectance that depends on a guide wave frequency, and a plurality of reflected wave signals appearing at the position of the welded portion of the pipe. The second means for obtaining the first distance attenuation curve from the second reflectance, the second reflectance to be measured as a defect is set, and from the first reflectance, the second reflectance, and the first distance attenuation curve. And a third means for obtaining a second distance attenuation curve at the second reflectance, and a defect is identified from the magnitude of the reflected wave obtained from the ultrasonic probe and the second distance attenuation curve. And a fourth means for obtaining the third reflectance at that time and a fifth means for obtaining the size of the defect from the third reflectance of the fourth means. apparatus.
請求項5に記載のガイド波検査装置において、
前記画像表示手段には、配管の溶接部分の断面形状とその設定値、ガイド波周波数と第1の反射率、反射波と減衰信号が表示されることを特徴とするガイド波検査装置。
In the guided wave inspection apparatus according to claim 5,
A guide wave inspection apparatus, wherein the image display means displays a cross-sectional shape of a welded portion of a pipe and its set value, a guide wave frequency and a first reflectance, a reflected wave and an attenuation signal.
請求項5に記載のガイド波検査装置において、
第1の手段では、溶接部分の断面形状として溶接部分の余盛を含む厚さと、余盛部の長さで設定し、前記画像表示手段に表示することを特徴とするガイド波検査装置。
In the guided wave inspection apparatus according to claim 5,
In the first means, the guide wave inspection apparatus is characterized in that the cross-sectional shape of the welded portion is set by the thickness including the welded portion and the length of the welded portion, and displayed on the image display means.
請求項5に記載のガイド波検査装置において、
ガイド波周波数に依存する第1の反射率を振幅と周波数区間で定義し、溶接部分の余盛を含む厚さで振幅を定め、余盛部の長さで周波数区間を定めることを特徴とするガイド波検査装置。
In the guided wave inspection apparatus according to claim 5,
The first reflectivity depending on the guide wave frequency is defined by an amplitude and a frequency interval, the amplitude is determined by a thickness including an extra portion of a welded portion, and the frequency interval is determined by the length of the extra portion. Guide wave inspection device.
請求項5乃至請求項8のいずれかに記載のガイド波検査装置において、
ガイド波周波数に対する反射率の特性上に複数の欠陥断面積比特性を有し、前記ガイド波周波数と、前記第3の反射率とから欠陥断面積比を求めることを特徴とするガイド波検査装置。
In the guide wave inspection apparatus according to any one of claims 5 to 8,
A guide wave inspection apparatus having a plurality of defect cross-sectional area ratio characteristics on a characteristic of reflectance with respect to a guide wave frequency, and obtaining a defect cross-sectional area ratio from the guide wave frequency and the third reflectance. .
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