JP6298371B2 - Ultrasonic flaw detection apparatus and ultrasonic flaw detection method - Google Patents
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Description
本発明は、配管を検査する超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method for inspecting piping.
発電プラントや化学・石油プラントなどの配管は、運転環境によって、その内面に割れ欠陥(詳細には、隙間腐食や応力腐食割れなど)が発生する可能性がある。そこで、超音波探傷法などで配管を検査し、配管の健全性を評価する必要がある。 Pipes of power plants, chemical / petroleum plants, etc. may have crack defects (specifically, crevice corrosion, stress corrosion cracking, etc.) on the inner surface depending on the operating environment. Therefore, it is necessary to inspect the piping by ultrasonic flaw detection and the like to evaluate the soundness of the piping.
特許文献1等に記載のように、フェーズドアレイ式の超音波探傷法では、複数の圧電素子を有するアレイセンサを用いる。そして、各圧電素子に駆動信号を送信して、各圧電素子から配管の内部に超音波を送信する。このとき、遅延パターンに基づき、各圧電素子へ送信する駆動信号を遅延することにより、各圧電素子の超音波の送信タイミングをずらして、超音波ビームを集束させる。したがって、遅延パターンにより、超音波ビームの焦点位置や送信角度等を変化させることが可能である。
As described in
配管の周方向に進展した割れを探傷する場合には、配管の軸方向に向けて超音波を送受信する。そのため、複数の圧電素子を配管の軸方向に配列して、配管の軸方向断面におけるビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を行うことが好ましい。 When flaw detection is performed for cracks that have developed in the circumferential direction of the pipe, ultrasonic waves are transmitted and received in the axial direction of the pipe. For this reason, it is preferable to perform sector electronic scanning in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in the axial direction of the pipe and the beam transmission angle in the axial cross section of the pipe is changed.
一方、配管の軸方向に進展した割れを探傷する場合には、配管の周方向に向けて超音波を送受信する。そのため、複数の圧電素子を配管の周方向に配列して、配管の周方向断面におけるビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を行うことが好ましい。さらに、超音波ビームを配管に効率よく入射させるため、アレイセンサと配管の間にシュー(クサビ材)を設け、このシューの曲面と配管の外周面を接触させることが好ましい。しかし、シューの曲面と配管の外周面との接触状態が良好でなければ(具体的には、例えば、シューの曲面の周方向一方側縁部と配管の外周面が接触しているものの、シューの曲面の周方向他方側縁部と配管の外周面が接触せず、隙間が形成されていれば)、超音波の屈折角や路程にずれが生じてしまい、検出精度や信頼性が低下する。 On the other hand, when flaw detection is performed on a crack that has developed in the axial direction of the pipe, ultrasonic waves are transmitted and received in the circumferential direction of the pipe. Therefore, it is preferable to perform sector electronic scanning in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in the circumferential direction of the pipe and the beam transmission angle in the circumferential cross section of the pipe is changed. Further, in order to efficiently make the ultrasonic beam enter the pipe, it is preferable to provide a shoe (wedge material) between the array sensor and the pipe, and to bring the curved surface of the shoe into contact with the outer peripheral surface of the pipe. However, if the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is not good (specifically, for example, the circumferential edge of the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe are in contact with each other) If the other side edge of the curved surface of the curved surface does not contact the outer peripheral surface of the pipe and a gap is formed), a deviation occurs in the refraction angle of the ultrasonic wave and the path length, and the detection accuracy and reliability decrease. .
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出精度や信頼性を高めることができる超音波探傷装置及び超音波探傷方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described matters, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method that can improve detection accuracy and reliability.
上記目的を達成するために、本発明の超音波探傷装置は、配管の外周面に接触する曲面を有するシュー、及び前記配管の周方向に配列された複数の圧電素子を有するアレイセンサを備え、前記アレイセンサから前記シューを介し前記配管の周方向に向けて超音波ビームを送信するとともに反射波を受信する超音波探傷プローブと、前記プローブを前記配管の周方向に移動可能とし、かつ前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整可能なプローブ走査機構と、任意のプローブ位置にてビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を実行して、ビーム送信角毎に反射波の波形データを取得する送受信部と、任意のプローブ位置で取得した波形データのうち、少なくとも2つのビーム送信角度における多重反射波の波形データを抽出し、抽出した波形データを互いに比較することにより、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であるか否かを判定する接触状態判定部とを備え、前記接触状態判定部は、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であると判定した場合に、任意のプローブ位置で取得した波形データをデータ記憶部に保存させ、一方、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好でないと判定した場合に、前記プローブ走査機構で前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整させ、その後、前記送受信部でセクタ電子走査を再実行させる。 In order to achieve the above object, an ultrasonic flaw detector of the present invention includes a shoe having a curved surface in contact with an outer peripheral surface of a pipe, and an array sensor having a plurality of piezoelectric elements arranged in the circumferential direction of the pipe, An ultrasonic flaw detection probe that transmits an ultrasonic beam toward the circumferential direction of the pipe through the shoe from the array sensor and receives a reflected wave; the probe is movable in the circumferential direction of the pipe; and the shoe A probe scanning mechanism capable of adjusting the contact state between the curved surface of the pipe and the outer peripheral surface of the pipe, and sector electronic scanning for changing the beam transmission angle at an arbitrary probe position, and the waveform of the reflected wave for each beam transmission angle Extracts waveform data of multiple reflected waves at at least two beam transmission angles from waveform data acquired at any probe position and transmission / reception unit that acquires data A contact state determination unit that determines whether or not the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is good by comparing the extracted waveform data with each other; When it is determined that the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is good, the waveform data acquired at an arbitrary probe position is stored in a data storage unit, while the curved surface of the shoe and the pipe The probe scanning mechanism adjusts the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe, and then the sector electronic scanning is performed again by the transmitting / receiving unit. Let it run.
また、上記目的を達成するために、本発明は、配管の外周面に接触する曲面を有するシュー、及び前記配管の周方向に配列された複数の圧電素子を有するアレイセンサを備えた超音波探傷プローブを用い、前記アレイセンサから前記シューを介し前記配管の周方向に向けて超音波ビームを送信するとともに反射波を受信する超音波探傷方法であって、任意のプローブ位置にてビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を実行して、ビーム送信角毎に反射波の波形データを取得し、任意のプローブ位置で取得した波形データのうち、少なくとも2つのビーム送信角度における多重反射波の波形データを抽出し、抽出した波形データを互いに比較することにより、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であるか否かを判定し、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であると判定した場合に、任意のプローブ位置で取得した波形データをデータ記憶部に保存し、一方、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好でないと判定した場合に、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整し、その後、セクタ電子走査を再実行する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic flaw detector comprising a shoe having a curved surface in contact with the outer peripheral surface of a pipe, and an array sensor having a plurality of piezoelectric elements arranged in the circumferential direction of the pipe. An ultrasonic flaw detection method that uses a probe to transmit an ultrasonic beam from the array sensor toward the circumferential direction of the pipe through the shoe and receive a reflected wave, wherein a beam transmission angle is set at an arbitrary probe position. By executing sector electronic scanning to change, waveform data of reflected waves is acquired for each beam transmission angle, and among waveform data acquired at arbitrary probe positions, waveform data of multiple reflected waves at at least two beam transmission angles is obtained. By extracting and comparing the extracted waveform data with each other, it is determined whether the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is good, When it is determined that the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is good, the waveform data acquired at an arbitrary probe position is stored in the data storage unit, while the curved surface of the shoe and the pipe When it is determined that the contact state with the outer peripheral surface is not good, the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is adjusted, and then the sector electronic scanning is performed again.
本発明によれば、検出精度や信頼性を高めることができる。 According to the present invention, detection accuracy and reliability can be improved.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態における超音波探傷装置の構成を表すブロック図である。図2(a)は、本実施形態における超音波探傷プローブ及びプローブ走査機構の概略構造を表す平面図であり、図2(b)は、図2(a)中断面矢視A−Aによる矢視図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to this embodiment. Fig.2 (a) is a top view showing schematic structure of the ultrasonic flaw detection probe and probe scanning mechanism in this embodiment, FIG.2 (b) is the arrow by sectional arrow AA in Fig.2 (a). FIG.
本実施形態の超音波探傷装置は、配管1の内周面2で発生し且つ配管1の軸方向(図2(a)中上下方向、図2(b)中紙面に対し垂直な方向)に進展した割れ3を探傷することを目的としており、超音波探傷プローブ4、プローブ走査機構5、送受信部6、計算機7、入力部8、及び表示部9を備えている。入力部8は、例えばキーボードやマウス等で構成されている。
The ultrasonic flaw detector of this embodiment is generated on the inner
超音波探傷プローブ4は、アレイセンサ10と、このアレイセンサ10の超音波送受信側(図1及び図2(b)中下側)に設けられたシュー(クサビ材)11とを備えている。シュー11は曲面12を有し、この曲面12が配管1の外周面13に接触するようになっている。なお、シュー11の曲面12の曲率半径は、配管1の外周面13の曲率半径とほぼ同じである(実際には、配管1の製造時の許容値を考慮して、配管1の外周面13の曲率半径より若干大きい)。また、シュー11の曲面12には超音波用接触媒質が塗布されている。
The ultrasonic flaw detection probe 4 includes an
プローブ走査機構5は、複数(本実施形態では3つ)の固定治具14を介して配管1の外周側に取付けられた環状のレール15と、このレール15に沿って移動可能に設けられた移動体16と、この移動体16をレール15に沿って移動させる移動機構(図示しないが、モータ等で構成されたもの)と、移動体16の移動量を検出するエンコーダ(図示せず)とを備えている。
The
また、プローブ走査機構5は、移動体16に回転可能に設けられてプローブ4を支持する支持軸17と、この支持軸17を回転させる回転機構(図示しないが、モータ等で構成されたもの)とを備えている。支持軸17の軸心(回転軸)は、配管1の軸方向に延在しており、アレイセンサ10の超音波送受信面の中心点Cに合わされている。
In addition, the
そして、移動体16がレール15に沿って移動することにより、プローブ4を配管1の周方向に移動可能としている。また、支持軸17が回転することにより、配管1の外周面13に対するプローブ4の傾きを調整して、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態を調整可能としている。
The moving
アレイセンサ10は、配管1の周方向に配列された複数の圧電素子18を有している。圧電素子18は、送受信部6のパルサ19からの駆動信号(パルス電圧)によって発振し、シュー11を介し配管1の周方向に向けて超音波を送信する。このとき、後述する遅延パターンに基づき、送受信部6のパルサ19が各圧電素子18へ送信する駆動信号を遅延することにより、各圧電素子18の超音波の送信タイミングをずらして、超音波を集束させる(図2(b)中点線参照)。したがって、遅延パターンにより、超音波ビームの送信角(詳細には、アレイセンサ10の中心点Cを基準にした送信角)を変化させるようになっている。そして、例えば配管1の内周面2からの多重反射波(詳細は後述)や割れ3からの反射波を受信し、電気信号に変換して送受信部6のレシーバ20に出力するようになっている。
The
なお、本実施形態では、アレイセンサ10がシュー11の傾斜面に設けられており、アレイセンサ10の主音軸が、アレイセンサ10の中心点Cを通るシュー11の曲面12の法線(図2(b)中上下方向線、後述の図3(a)及び図3(b)で示すY軸)に対し傾斜している。これにより、アレイセンサ10の主音軸に沿って送信した超音波ビームが、割れ3に対して45度程度で入射するようになっている。
In this embodiment, the
送受信部6は、パルサ19、レシーバ20、遅延時間制御部21、及びデータ収録部22を有している。遅延時間制御部21は、計算機7からの電子走査指令に応じて、配管1の周方向断面におけるビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を実行するようになっている。詳しく説明すると、遅延時間制御部21は、各ビーム送信角に対応して予め設定された遅延パターンを、パルサ19及びレシーバ20に出力する。パルサ19は、遅延パターンに基づき、各圧電素子18に送信する駆動信号を遅延し、各圧電素子18の超音波の送信タイミングをずらして、超音波を集束させる。レシーバ20は、遅延パターンに基づき、各圧電素子18から受信した電気信号を遅延し、それらを合成処理して波形データを生成する。データ収録部22は、レシーバ20で生成された波形データを、プローブ位置及びビーム送信角度と関連付けて、一時的に収録する。
The transmission / reception unit 6 includes a
計算機7は、プログラムに従って制御処理やデータ処理等を行うものであり、その機能的構成として、位置制御部23及び演算/解析部24を有している。
The
位置制御部23は、プローブ走査機構5に移動体16の移動指令を出力して移動体16を移動させるとともに、プローブ走査機構5から移動体16の移動量を入力しており、移動体16の位置を制御する。すなわち、プローブ4の位置を制御するようになっている。また、プローブ4の位置毎に、上述した電子走査指令を遅延時間制御部21に出力するとともに、プローブ位置の情報をデータ収録部22に出力するようになっている。
The
演算/解析部24は、同一のプローブ位置で取得された波形データをデータ収録部22から読込み、これに基づき、配管1の周方向断面における探傷結果を示す探傷画像(後述の図5(a)及び図5(b)参照)を生成する。詳しく説明すると、まず、ビーム送信角毎の波形データに対して内挿処理を施す。そして、波形データの路程を、配管1の周方向断面上(詳細には、後述の図3(a)及び図3(b)で示すプローブ4のXY座標系を、そのY軸方向にシュー11の中心部の厚みdだけ移動させた座標系)の位置に変換する。また、波形データの強度を、画素値に変換する。そして、配管1の周方向断面上の位置とこれに対応する画素値により、探傷画像を生成する。
The calculation /
表示部9は、演算/解析部24で生成された探傷画像を表示するとともに、任意のビーム送信角における波形データを表示するようになっている。
The
ところで、遅延パターンの設定や探傷画像の生成などは、プローブ4のシュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好である場合を想定して行われている。すなわち、図3(a)で示すように、配管1の周方向断面におけるプローブ4のXY座標系として、アレイセンサ10の中心点Cを通るシュー11の曲面12の法線をY軸としたときに、このY軸が、アレイセンサ10の中心点C及び配管1の中心点Oを通る配管1の外周面13の法線と一致するような場合を想定している。そして、図3(a)で示すように、プローブ4のシュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であれば、検出精度や信頼性を高めることができる。
By the way, delay pattern setting, flaw detection image generation, and the like are performed assuming that the contact state between the
しかし、例えば配管1の歪み等の理由から、図3(b)で示すように、プローブ4のシュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好でなければ(詳細には、シュー11の曲面12の図中右側縁部と配管1の外周面13が接触しているものの、シュー11の曲面12の図中左側縁部と配管1の外周面13が接触せず、隙間が形成されていれば)、超音波の屈折角や路程にずれが生じてしまい、検出精度や信頼性が低下する。
However, the contact state between the
そこで、本実施形態では、計算機7は、接触状態判定部25及び接触状態制御部26を有している。接触状態判定部25は、同一のプローブ位置で取得された波形データのうちの一部を送受信部6のデータ収録部22から読込み、これに基づき、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であるか否かを判定する(詳細は後述)。そして、例えば接触状態が良好であると判定した場合に、判定材料である波形データを含む、同一のプローブ位置で取得された波形データを、データ記憶部27で最終的に保存させるようになっている。
Therefore, in the present embodiment, the
一方、例えば接触状態が良好でないと判定した場合に、接触状態調整指令を出力する。接触状態制御部26は、この指令に応じて、プローブ走査機構5に支持軸17の回転指令を出力して支持軸17を回転させる。これにより、配管1の外周面13に対するプローブ4の傾きを調整して、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態を調整する。その後、接触状態制御部26は、上述した電子走査指令を遅延時間制御部21に出力する。すなわち、セクタ電子走査を再実行させるようになっている。
On the other hand, for example, when it is determined that the contact state is not good, a contact state adjustment command is output. In response to this command, the contact state control unit 26 outputs a rotation command for the
次に、本実施形態の超音波探傷方法を、図4を用いて説明する。図4は、本実施形態における超音波探傷方法の手順を説明するためのフローチャートである。 Next, the ultrasonic flaw detection method of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining the procedure of the ultrasonic flaw detection method in the present embodiment.
ステップS101にて、検査者は、プローブ走査機構5及びプローブ4を設置する。詳細には、まず、プローブ走査機構5を構成するレール15を、固定治具14を用いて配管1の外周側に取付ける。このとき、レール15の中心が配管1の中心Oと同じになるように取付ける。その後、プローブ走査機構5を構成する他の部品とともに、プローブ4を取付ける。このとき、好ましくは、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態を目視確認しながら、プローブ4を任意の位置に取付ける。そして、必要であれば、プローブ走査機構5の支持軸17を回転させて、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態を調整する。
In step S101, the inspector installs the
ステップS102に進み、検査者は、設定入力画面(図示せず)を表示部9に表示させ、探傷条件(詳細には、例えば、探傷感度、パルス電圧、及びプローブの移動ピッチ等)及び検査条件(詳細には、例えば、配管の寸法、超音波ビームを集束させる検査領域、及びビーム送信角の制御範囲等)を入力部8で入力する。そして、計算機7が、検査条件等に基づき、各ビーム送信角に対応する遅延パターンを演算して設定する。
In step S102, the inspector displays a setting input screen (not shown) on the
ステップS103に進み、配管1の検査を開始する。まず、計算機7の位置制御部23が、送受信部6に電子走査指令を出力する。送受信部6は、上述した遅延パターンを用いて、ビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を実行し、ビーム送信角毎の波形データを取得してデータ収録部22に収録する。そして、計算機7の演算/解析部24が、送受信部6で取得した波形データに基づき、探傷画像を生成する。そして、表示部9が、探傷画像を表示するとともに、任意のビーム送信角における波形データを表示する。
Proceeding to step S103, the inspection of the
ステップS104に進み、計算機7の接触状態判定部25が、送受信部6で取得した波形データのうちの一部を抽出する。詳細には、上述したY軸方向のビーム送信角を0度としたときに、絶対値が等しい正のビーム送信角度及び負のビーム送信角度が予め設定されており、これら正のビーム送信角度及び負のビーム送信角度における配管1の内周面2からの多重反射波の波形データを抽出する。
In step S <b> 104, the contact
ここで理解しやすいように、プローブ4のシュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好である場合(図3(a)参照)の探傷画像(図5(a)参照)を用いて説明すると、負のビーム送信角度に対応する仮想屈折角θm(詳細には、例えば−5度)における波形データ(図5(b)参照)と、正のビーム送信角度に対応する仮想屈折角θn(詳細には、例えば+5度)における波形データ(図5(b)参照)を抽出する。また、プローブ4のシュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好でない場合(図3(b)参照)の探傷画像(図6(a)参照)を用いて説明すると、同様に、負のビーム送信角に対応する仮想屈折角θmにおける波形データ(図6(b)参照)と、正のビーム送信角度に対応する仮想屈折角θnにおける波形データ(図6(b)参照)を抽出する。
For easy understanding, a flaw detection image (see FIG. 5A) when the contact state between the
図5(b)及び図6(b)で示す波形データは、1回目の反射波(言い換えれば、配管1の内周面2で1回だけ反射された反射波)、2回目の反射波(言い換えれば、配管1の内周面2→外周面13→内周面2で反射された反射波)、3回目の反射波(言い換えれば、配管1の内周面2→外周面13→内周面2→外周面13→内周面2で反射された反射波)、4回目の反射波(言い換えれば、配管1の内周面2→外周面13→内周面2→外周面13→内周面2→外周面13→内周面2で反射された反射波)を含んでいる。
The waveform data shown in FIG. 5 (b) and FIG. 6 (b) are the first reflected wave (in other words, the reflected wave reflected only once by the inner
ステップS105及びS106に進み、接触状態判定部25が、抽出した波形データを互いに比較することにより、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であるか否かを判定する。
Proceeding to steps S105 and S106, the contact
図5(b)で示す場合は、負のビーム送信角度(すなわち、対応する仮想屈折角θm)における波形データに対し、1回目の反射波の強度M1(詳細には、対応する路程範囲における強度の振幅最大値。以降同様)、2回目の反射波の強度M2、3回目の反射波の強度M3、及び4回目の反射波の強度M4を抽出する。また、正のビーム送信角度(すなわち、対応する仮想屈折角θn)における波形データに対し、1回目の反射波の強度N1、2回目の反射波の強度N2、3回目の反射波の強度N3、及び4回目の反射波の強度N4を抽出する。そして、対応する反射波の強度の組合せ(M1,N1)、(M2,N2)、(M3,N4),(M4,N4)のうち、上限値に達していなく且つ比較的大きなものを選択する。この場合、強度M1,N1が上限値に達しているため、強度の組合せ(M2,N2)を選択する。そして、強度の差分|M2−N2|を演算し、この差分|M2−N2|が所定の閾値(詳細には、例えば強度M2又はN2の10%)より小さいか否かを判定することにより、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であるか否かを判定する。
In the case shown in FIG. 5B, the intensity M1 of the first reflected wave (specifically, the intensity in the corresponding path range) with respect to the waveform data at the negative beam transmission angle (that is, the corresponding virtual refraction angle θm). The same is applied to the following. The second reflected wave intensity M2, the third reflected wave intensity M3, and the fourth reflected wave intensity M4 are extracted. For the waveform data at the positive beam transmission angle (ie, the corresponding virtual refraction angle θn), the first reflected wave intensity N1, the second reflected wave intensity N2, the third reflected wave intensity N3, And the intensity N4 of the fourth reflected wave is extracted. And among the combinations (M1, N1), (M2, N2), (M3, N4), (M4, N4) of the corresponding reflected wave intensities, the one that does not reach the upper limit and is relatively large is selected. . In this case, since the strengths M1 and N1 reach the upper limit value, a combination of strengths (M2, N2) is selected. Then, by calculating the intensity difference | M2-N2 | and determining whether this difference | M2-N2 | is smaller than a predetermined threshold (specifically, for example, 10% of the intensity M2 or N2). It is determined whether or not the contact state between the
この場合、強度の差分|M2−N2|が所定の閾値より小さいから、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であると判定する。これにより、ステップS106の判定が満たされ、ステップS107に移る。ステップS107では、送受信部6で取得した波形データを、データ記憶部27に保存する。
In this case, since the difference in intensity | M2-N2 | is smaller than a predetermined threshold value, it is determined that the contact state between the
一方、図6(b)で示す場合は、負のビーム送信角度(すなわち、対応する仮想屈折角θm)における波形データに対し、1回目の反射波の強度M1’、2回目の反射波の強度M2’、3回目の反射波の強度M3’、及び4回目の反射波の強度M4’を抽出する。また、正のビーム送信角度(すなわち、対応する仮想屈折角θn)における波形データに対し、1回目の反射波の強度N1’、2回目の反射波の強度N2’、3回目の反射波の強度N3’、及び4回目の反射波の強度N4’を抽出する。そして、対応する反射波の強度の組合せ(M1’,N1’)、(M2’,N2’)、(M3’,N4’),(M4’,N4’)のうち、上限値に達していなく且つ比較的大きなものを選択する。この場合、強度N1’が上限値に達しているため、強度の組合せ(M2’,N2’)を選択する。そして、強度の差分|M2’−N2’|を演算し、この差分|M2’−N2’|が所定の閾値(例えば強度M2’又はN2’の10%)より小さいか否かを判定することにより、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であるか否かを判定する。
On the other hand, in the case of FIG. 6B, the intensity of the first reflected wave M1 ′ and the intensity of the second reflected wave with respect to the waveform data at the negative beam transmission angle (that is, the corresponding virtual refraction angle θm). M2 ′, the intensity M3 ′ of the third reflected wave, and the intensity M4 ′ of the fourth reflected wave are extracted. For the waveform data at the positive beam transmission angle (that is, the corresponding virtual refraction angle θn), the first reflected wave intensity N1 ′, the second reflected wave intensity N2 ′, and the third reflected wave intensity. N3 ′ and the intensity N4 ′ of the fourth reflected wave are extracted. And among the combinations (M1 ′, N1 ′), (M2 ′, N2 ′), (M3 ′, N4 ′), (M4 ′, N4 ′) of the corresponding reflected wave intensities, the upper limit value has not been reached. And select a relatively large one. In this case, since the intensity N1 'has reached the upper limit value, a combination of intensity (M2', N2 ') is selected. Then, the intensity difference | M2′−N2 ′ | is calculated, and it is determined whether or not the difference | M2′−N2 ′ | is smaller than a predetermined threshold (for example, 10% of the intensity M2 ′ or N2 ′). Thus, it is determined whether or not the contact state between the
この場合、強度の差分|M2’−N2’|が所定の閾値より大きいから、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好でないと判定する。これにより、ステップS106の判定が満たされず、ステップS108に移る。ステップS108では、接触状態判定部25が、強度の差分|M2’−N2’|と強度M2’,N2’の大小関係に応じて、接触状態調整指令を出力する。接触状態制御部26が、この指令に応じて、プローブ走査機構5に支持軸17の回転指令を出力して支持軸17を回転させる。これにより、配管1の外周面13に対するプローブ4の傾きを調整して、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態を調整する。
In this case, since the intensity difference | M2′−N2 ′ | is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the contact state between the
その後、ステップS103に進み、接触状態制御部26が、送受信部6に電子走査指令を出力する。これにより、送受信部6が、セクタ電子走査を再実行し、ビーム送信角毎の波形データを再取得してデータ収録部22に書換える。
Thereafter, the process proceeds to step S <b> 103, and the contact state control unit 26 outputs an electronic scanning command to the transmission / reception unit 6. As a result, the transmission / reception unit 6 re-executes sector electronic scanning, re-acquires waveform data for each beam transmission angle, and rewrites the
そして、上述したステップS104及びS105を経て、ステップS106の判定が満たされれば、ステップS107に移る。ステップS107では、送受信部6で再取得した波形データを、データ記憶部27に保存する。
Then, after the above-described steps S104 and S105, if the determination in step S106 is satisfied, the process proceeds to step S107. In step S <b> 107, the waveform data reacquired by the transmission / reception unit 6 is stored in the
ステップS107の終了後、ステップS109に進み、位置制御部23が、全ての検査箇所の検査が完了したか否かを判定する。全ての検査箇所の検査が完了していない場合は、ステップS109の判定が満たされず、ステップS110に移る。ステップ110では、位置制御部23が、プローブ走査機構5に移動体16の移動指令を出力して移動体16を移動させる。すなわち、プローブ4を移動させて、検査箇所を変更させる。
After the completion of step S107, the process proceeds to step S109, and the
その後、ステップS103に進み、位置制御部23が、送受信部6に電子走査指令を出力する。これにより、送受信部6が、セクタ電子走査を実行し、ビーム送信角毎の波形データを取得してデータ収録部22に収録する。以降、上記同様の手順を繰り返す。
Thereafter, the process proceeds to step S <b> 103, and the
そして、全ての検査箇所の検査が完了すれば、ステップS109の判定が満たされ、検査が終了する。 Then, when the inspection of all the inspection points is completed, the determination in step S109 is satisfied and the inspection ends.
以上のような本実施形態においては、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であるか否かを判定し、接触状態が良好であると判定した場合に、波形データを保存する。一方、接触状態が良好でないと判定した場合に、接触状態を調整するとともに、セクタ電子走査を再実行する。したがって、検出精度及び信頼性を高めることができる。
In the present embodiment as described above, it is determined whether or not the contact state between the
なお、上記一実施形態においては、負のビーム送信角度及び正の送信角度における多重反射波の波形データを抽出し、抽出した波形データを互いに比較することにより、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であるか否かを判定する判定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、負のビーム送信角度(すなわち、仮想屈折角θmに対応)及び正のビーム送信角度(すなわち、仮想屈折角θm)における波形データだけでなく、ビーム送信角0度(すなわち、仮想屈折角0度)における波形データ(図5(b)及び図6(b)参照)も抽出してよい。そして、負のビーム送信角度とビーム送信角0度における波形データを比較するとともに、負のビーム送信角度とビーム送信角0度における波形データを比較することにより、シュー11の曲面12と配管1の外周面13との接触状態が良好であるか否かを判定してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the waveform data of the multiple reflected waves at the negative beam transmission angle and the positive transmission angle are extracted, and the extracted waveform data is compared with each other, whereby the
また、上記一実施形態においては、複数の圧電素子18が配管1の周方向のみに配列された場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、複数列の圧電素子18が配管1の周方向だけでなく、配管1の軸方向に配列されてもよい。そして、配管1の周方向だけでなく、配管1の軸方向にビーム送信角を変更させてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the case where the plurality of
1 配管
4 超音波探傷プローブ
5 プローブ走査機構
6 送受信部
10 アレイセンサ
11 シュー
12 曲面
13 外周面
18 圧電素子
25 接触状態判定部
27 データ記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記プローブを前記配管の周方向に移動可能とし、かつ前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整可能なプローブ走査機構と、
任意のプローブ位置にてビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を実行して、ビーム送信角毎に反射波の波形データを取得する送受信部と、
任意のプローブ位置で取得した波形データのうち、少なくとも2つのビーム送信角における多重反射波の波形データを抽出し、抽出した波形データを互いに比較することにより、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であるか否かを判定する接触状態判定部とを備え、
前記接触状態判定部は、
前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であると判定した場合に、任意のプローブ位置で取得した波形データをデータ記憶部に保存させ、
一方、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好でないと判定した場合に、前記プローブ走査機構で前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整させ、その後、前記送受信部でセクタ電子走査を再実行させることを特徴とする超音波探傷装置。 A shoe having a curved surface in contact with the outer peripheral surface of the pipe, and an array sensor having a plurality of piezoelectric elements arranged in the circumferential direction of the pipe, and extending from the array sensor through the shoe toward the circumferential direction of the pipe. An ultrasonic flaw detection probe that transmits a sound wave beam and receives a reflected wave; and
A probe scanning mechanism capable of moving the probe in the circumferential direction of the pipe and adjusting the contact state between the curved surface of the shoe and the outer circumferential surface of the pipe;
A transmission / reception unit that performs sector electronic scanning that changes the beam transmission angle at an arbitrary probe position, and acquires waveform data of a reflected wave for each beam transmission angle;
By extracting waveform data of multiple reflected waves at at least two beam transmission angles from waveform data acquired at an arbitrary probe position, and comparing the extracted waveform data with each other, the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe A contact state determination unit that determines whether or not the contact state is good,
The contact state determination unit
When it is determined that the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is good, the waveform data acquired at an arbitrary probe position is stored in the data storage unit,
On the other hand, if it is determined that the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is not good, the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is adjusted by the probe scanning mechanism, An ultrasonic flaw detection apparatus wherein sector electronic scanning is re-executed by the transmission / reception unit.
前記接触状態判定部は、前記アレイセンサの中心点を通る前記シューの曲面の法線方向で超音波を送信するビーム送信角度を0度としたときに、予め設定された絶対値が等しい正のビーム送信角度及び負のビーム送信角度における多重反射波の波形データを抽出し、それらの互いに対応する反射波の強度の差分を演算し、この差分が所定の閾値より小さいか否かを判定することにより、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であるか否かを判定することを特徴とする超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 1,
When the beam transmission angle for transmitting ultrasonic waves in the normal direction of the curved surface of the shoe passing through the center point of the array sensor is set to 0 degrees, the contact state determination unit is a positive value having an equal preset absolute value. Extracting the waveform data of multiple reflected waves at the beam transmission angle and the negative beam transmission angle, calculating the difference in the intensity of the reflected waves corresponding to each other, and determining whether this difference is smaller than a predetermined threshold Thus, it is determined whether or not the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is good.
前記プローブ走査機構は、前記差分に応じて、前記配管の外周面に対する前記プローブの傾きを調整して、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整することを特徴とする超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 2,
The probe scanning mechanism adjusts the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe by adjusting the inclination of the probe with respect to the outer peripheral surface of the pipe according to the difference. Sonic flaw detector.
任意のプローブ位置にてビーム送信角を変化させるセクタ電子走査を実行して、ビーム送信角毎に反射波の波形データを取得し、
任意のプローブ位置で取得した波形データのうち、少なくとも2つのビーム送信角における多重反射波の波形データを抽出し、抽出した波形データを互いに比較することにより、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であるか否かを判定し、
前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であると判定した場合に、任意のプローブ位置で取得した波形データをデータ記憶部に保存し、
一方、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好でないと判定した場合に、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整し、その後、セクタ電子走査を再実行することを特徴とする超音波探傷方法。 Using an ultrasonic flaw detection probe comprising a shoe having a curved surface in contact with the outer peripheral surface of a pipe and an array sensor having a plurality of piezoelectric elements arranged in the circumferential direction of the pipe, the pipe from the array sensor through the shoe An ultrasonic flaw detection method for transmitting an ultrasonic beam toward the circumferential direction and receiving a reflected wave,
Execute sector electronic scanning to change the beam transmission angle at an arbitrary probe position, acquire waveform data of reflected waves for each beam transmission angle,
By extracting waveform data of multiple reflected waves at at least two beam transmission angles from waveform data acquired at an arbitrary probe position, and comparing the extracted waveform data with each other, the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe Whether or not the contact state is good,
When it is determined that the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is good, the waveform data acquired at an arbitrary probe position is stored in the data storage unit,
On the other hand, when it is determined that the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is not good, the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe is adjusted, and then the sector electronic scan is performed again. An ultrasonic flaw detection method characterized by performing.
前記アレイセンサの中心点を通る前記シューの曲面の法線方向で超音波を送信するビーム送信角度を0度としたときに、予め設定された絶対値が等しい正のビーム送信角度及び負のビーム送信角度における多重反射波の波形データを抽出し、それらの互いに対応する反射波の強度の差分を演算し、この差分が所定の閾値より小さいか否かを判定することにより、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態が良好であるか否かを判定することを特徴とする超音波探傷方法。 The ultrasonic flaw detection method according to claim 4,
A positive beam transmission angle and a negative beam having a preset absolute value equal to each other when a beam transmission angle for transmitting ultrasonic waves in the normal direction of the curved surface of the shoe passing through the center point of the array sensor is 0 degree. By extracting the waveform data of the multiple reflected waves at the transmission angle, calculating the difference in the intensity of the reflected waves corresponding to each other, and determining whether this difference is smaller than a predetermined threshold, the curved surface of the shoe The ultrasonic flaw detection method characterized by determining whether the contact state with the outer peripheral surface of the said piping is favorable.
前記差分に応じて、前記配管の外周面に対する前記プローブの傾きを調整して、前記シューの曲面と前記配管の外周面との接触状態を調整することを特徴とする超音波探傷方法。 The ultrasonic flaw detection method according to claim 5,
The ultrasonic flaw detection method characterized by adjusting the contact state between the curved surface of the shoe and the outer peripheral surface of the pipe by adjusting the inclination of the probe with respect to the outer peripheral surface of the pipe according to the difference.
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