JP5127574B2 - Inspection method using guide waves - Google Patents
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Description
本発明は、ガイド波を用いて配管や肉厚の薄い円筒管の劣化状態を長距離区間一括して検査するのに好適な非破壊検査装置のガイド波を用いた検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection method using a guide wave of a non-destructive inspection apparatus suitable for inspecting a deterioration state of a pipe or a thin cylindrical tube using a guide wave in a long distance section.
従来からよく知られているように、配管の欠陥などの損傷個所を検査する非破壊測定手段として代表的なものに超音波厚さ計がある。プラントの配管検査は、プラントを停止し、高所では足場を組み、保温材を外してから一点一点測定するのが一般的である。この超音波厚さ計の校正方法は、基準となる肉厚の違う校正用試験体に超音波センサを当てて、その肉厚を測定して、随時、超音波厚さ計の感度校正を行なっている。 As well known in the art, an ultrasonic thickness meter is a typical non-destructive measuring means for inspecting a damaged part such as a pipe defect. In general, the pipe inspection of a plant is performed by stopping the plant, building a scaffold at a high place, removing the heat insulating material, and measuring point by point. In this ultrasonic thickness gauge calibration method, an ultrasonic sensor is applied to a calibration specimen with a different reference thickness, the thickness is measured, and the sensitivity of the ultrasonic thickness gauge is calibrated as needed. ing.
それに対して、近年、円筒部材の軸方向に伝播するガイド波を用いた検査装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、円筒部材の軸方向に伝播するガイド波を用いた検査装置の校正方法は、まだ、確立されていない。一般的には、被検体と同一の模擬試験体を準備し、その表面に基準となる既知形状の模擬欠陥を機械加工して基準反射源を付与した後、模擬試験体をガイド波による検査装置で測定することで、模擬欠陥の基準反射源からの反射信号の強度を基準信号として感度校正を行っている。 On the other hand, in recent years, an inspection apparatus using a guide wave propagating in the axial direction of a cylindrical member has been studied (for example, see Patent Document 1). However, a calibration method for an inspection apparatus using a guide wave propagating in the axial direction of a cylindrical member has not yet been established. In general, after preparing a simulated specimen that is the same as the subject, machining a simulated defect of a known shape as a reference on the surface and providing a reference reflection source, and then inspecting the simulated specimen with a guided wave Thus, sensitivity calibration is performed using the intensity of the reflected signal from the reference reflection source of the simulated defect as a reference signal.
この時、基準反射源の減肉量は、配管の管端断面積を１００％としたときの基準反射源形状の断面積比または断面欠損率で表わして評価している。図１２は、２種類の異なる断面積比を測定した一例を示している。 At this time, the thinning amount of the reference reflection source is evaluated by expressing the cross-sectional area ratio or the cross-sectional defect ratio of the reference reflection source shape when the pipe end cross-sectional area of the pipe is 100%. FIG. 12 shows an example in which two different cross-sectional area ratios are measured.
しかしながら、模擬試験体を用いる方法では、検査対象物に対してそれぞれ模擬試験体を製作する必要があり、例えば、大口径配管が検査対象になった場合、同一の模擬配管の入手はもちろん運搬、加工、及び保管、管理が非常に大変で、膨大な時間とコストがかかるという問題が生じる可能性がある。 However, in the method using the mock test specimen, it is necessary to manufacture a mock test specimen for each inspection object. For example, when a large-diameter pipe is to be inspected, the acquisition of the same mock pipe is of course transported. Processing, storage, and management are very difficult, and there is a possibility that a huge amount of time and cost are required.
本発明の目的は、ガイド波を用いた非破壊検査装置において、容易に、検査装置の校正が行えるガイド波を用いた検査方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an inspection method using a guide wave that can easily calibrate the inspection apparatus in a non-destructive inspection apparatus using a guide wave.
（１）上記目的を達成するために、本発明は、ガイド波で被検体の円筒状部材の欠陥又は減肉を検査するガイド波を用いた検査方法であって、ガイド波センサから離れた前記円筒状部材の内面又は外面の一部分に、基準反射部材を接触，固定し、前記ガイド波センサから送信したガイド波に対する、前記基準反射部材の接触部位からの反射信号を受信し、前記反射信号の振幅を基準信号として、ガイド波を用いた検査の測定で得られた反射信号の振幅を前記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ようにしたものである。
かかる方法により、ガイド波を用いた非破壊検査装置において、容易に、検査装置の校正が行えるものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention is an inspection method using a guide wave for inspecting a defect or thinning of a cylindrical member of a subject with a guide wave, wherein the inspection wave is separated from the guide wave sensor. The reference reflection member is contacted and fixed to a part of the inner surface or the outer surface of the cylindrical member, and a reflection signal from the contact portion of the reference reflection member with respect to the guide wave transmitted from the guide wave sensor is received. By using the amplitude as a reference signal and comparing the amplitude of the reflected signal obtained by the measurement of the inspection using the guide wave with the reference signal, the size or amount of the defect or thinning is estimated. .
By this method, the inspection apparatus can be easily calibrated in a nondestructive inspection apparatus using a guide wave.
（２）上記（１）において、好ましくは、前記基準反射部材は、１つ以上の金属製ブロック又は磁石である。 (2) In the above (1), preferably, the reference reflecting member is one or more metal blocks or magnets.
（３）上記（１）において、好ましくは、前記基準反射部材の取付けの配列は、被検体の円筒状部材の周方向の一部位又は周方向の複数部位である。 (3) In the above (1), preferably, the reference reflecting member is attached in one circumferential portion or a plurality of circumferential portions of the cylindrical member of the subject.
（４）上記（１）において、好ましくは、予め求めておいた前記基準反射部材からの反射信号の基準信号と基準反射部材を含む被検体の断面面積変化率との相関関係を利用して、ガイド波を用いた検査の測定で得られた反射信号の振幅から欠陥又は減肉の大きさ又は量を推定するようにしたものである。 (4) In the above (1), preferably, using the correlation between the reference signal of the reflected signal from the reference reflecting member obtained in advance and the cross-sectional area change rate of the subject including the reference reflecting member, The size or amount of the defect or thinning is estimated from the amplitude of the reflected signal obtained by the measurement of the inspection using the guide wave.
（５）上記（１）において、好ましくは、ガイド波センサから一定距離離れた前記円筒状部材の内面又は外面の一部分に、基準反射部材を接触，固定させ、前記基準反射部材の接触部位からの反射信号の振幅を基準信号として測定する場合において、それぞれの測定に用いられる前記基準反射部材は同一であり、測定された前記基準信号と正常時の前記基準信号を比較することで、ガイド波を用いたガイド波検査装置のガイド波センサの劣化又は破損を推定するようにしたものである。 (5) In the above (1), preferably, a reference reflecting member is brought into contact with and fixed to a part of the inner surface or the outer surface of the cylindrical member spaced apart from the guide wave sensor by a distance from the contact portion of the reference reflecting member. When measuring the amplitude of the reflected signal as a reference signal, the reference reflecting member used for each measurement is the same, and by comparing the measured reference signal with the normal reference signal, a guide wave is obtained. It is intended to estimate the deterioration or breakage of the guide wave sensor of the used guide wave inspection apparatus.
本発明によれば、ガイド波を用いた非破壊検査装置において、容易に、検査装置の校正が行えるものとなる。 According to the present invention, in a nondestructive inspection apparatus using a guide wave, the inspection apparatus can be easily calibrated.
以下、図１〜図１０を用いて、本発明の一実施形態によるガイド波を用いた検査方法の内容について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるガイド波を用いた検査方法の第１の内容について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるガイド波を用いた検査装置の構成を示す斜視図である。
Hereinafter, the contents of an inspection method using a guide wave according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the first content of the inspection method using the guide wave according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an inspection apparatus using a guide wave according to an embodiment of the present invention.
被検体の円筒状部材である配管１は、外径が１１４mm、厚さが６mm、長さが５５００mm、材質が炭素鋼の配管を用いている。ガイド波センサ２は、配管の管端５ｂから２００mmの位置に取付けている。ガイド波検査装置６は、ガイド波センサ２を経て、配管１にガイド波３ａを送信し、配管の軸方向に伝播させる。送信したガイド波３ａは、配管１の内面や外面に特性音響インピーダンスが変化する反射源のような部位が存在すると、その部位でガイド波の反射３ｂが生じる。即ち、配管の断面形状や密度が変化する部位で反射がおこる。
The
本実施形態では、反射源の基準反射部材として磁石４を用いて測定している。磁石４は、円柱形の丸型で両面２極に着磁させたものである。磁石４は、配管１に取付けたガイド波センサ２から３ｍ離れたガイド波送信方向３ａ、ここでは配管軸方向の外面に複数個を、周方向の一部位に一列に接触，固定させて取り付けている。図示の例では、４個の磁石４を取り付けているが、図３にて後述するように、磁石の個数は変えている。
In the present embodiment, measurement is performed using the
ガイド波センサ２から送信されたガイド波３ａは、配管１の軸方向に伝播するが、配管１に接触，固定した基準反射部材である磁石４の部位からガイド波の反射が生じ、その反射信号３ｂを再びガイド波センサ２で信号を受信してガイド波検査装置で反射信号を収録し、基準信号とする。また、磁石４を通過したガイド波３ｃは、管端５ａにて反射し、反射信号３ｄとなる。
The
ガイド波検査装置は、ガイド波センサに送信パルスを印加して受信信号を増幅するパルサレシーバを含むガイド波送受信装置６ａと、信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、演算部と、制御部と、収録部と、出力部とからなるコンピュータ６ｂで構成されている。
The guide wave inspection device includes a guide wave transmission / reception device 6a including a pulser receiver that amplifies a reception signal by applying a transmission pulse to a guide wave sensor, an A / D conversion unit that digitally converts a signal, a calculation unit, and a control unit And a
次に、図２を用いて、本実施形態によるガイド波を用いた検査方法の内容について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるガイド波を用いた検査方法の内容を示すフローチャートである。
Next, the contents of the inspection method using the guide wave according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of an inspection method using a guide wave according to an embodiment of the present invention.
ステップＳ１の検査装置のセッティングでは、図１に示したように、ガイド波センサ２を配管の管端５ｂから２００mm離れた位置に取付け、ガイド波検査装置からガイド波センサ２を経て、ガイド波３ａを送信し配管の軸方向に伝播させる。
In the setting of the inspection apparatus in step S1, as shown in FIG. 1, the
ステップＳ２の基準信号のデータ取得では、基準反射部材である磁石４の部位からガイド波の反射が生じ、その反射信号３ｂを再びガイド波センサ２で信号を受信してガイド波検査装置で反射信号を収録し、基準信号とする。
In the acquisition of the reference signal data in step S2, the guide wave is reflected from the portion of the
ステップＳ３の基準信号のデータ収録・解析では、磁石一個の反射信号の振幅と配管の断面積変化率の相関関係を模擬配管で予め解析しておく。 In the data recording / analysis of the reference signal in step S3, the correlation between the amplitude of the reflection signal of one magnet and the cross-sectional area change rate of the pipe is analyzed in advance using a simulated pipe.
ここで、図３〜図５を用いて、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、反射信号の振幅と配管の断面積変化率の相関関係について説明する。
最初に、図３を用いて、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の測定結果について説明する。
図３は、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の測定結果の説明図である。図３において、横軸はセンサからの距離（ｍ）を示し、縦軸は振幅（相対値）を示している。
Here, the correlation between the amplitude of the reflected signal and the cross-sectional area change rate of the pipe in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
First, the measurement results of the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of measurement results of the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the distance (m) from the sensor, and the vertical axis represents the amplitude (relative value).
図３（ａ）は、磁石が無いときの受信信号を示しており、磁石の設置位置３ｍの信号Ｅ０は検出されていない。センサから距離５．３ｍの強い信号は、第１回目の管端５ａから反射信号である。 FIG. 3A shows a reception signal when there is no magnet, and the signal E0 at the magnet installation position 3m is not detected. A strong signal at a distance of 5.3 m from the sensor is a reflected signal from the first tube end 5a.
それに対して、図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、磁石の個数を２個，４個，８個と増えるにしたがって、基準反射部材の磁石の取付け位置３ｍの反射信号Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の振幅も増加する。 On the other hand, as shown in FIGS. 3B, 3C, and 3D, as the number of magnets increases to 2, 4, and 8, the reflection at the mounting position 3m of the magnet of the reference reflecting member is increased. The amplitudes of the signals E1, E2, E3 also increase.
次に、図４を用いて、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の関係について説明する。
図４は、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の関係の説明図である。
Next, the relationship between the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the relationship between the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG.
図４は、図３に示した測定結果を、横軸に磁石の個数、縦軸に反射信号の振幅（相対値）をとり、整理したものである。なお、図３には示してないが、磁石が１個の場合、１２個の場合についても測定している。 FIG. 4 summarizes the measurement results shown in FIG. 3 with the number of magnets on the horizontal axis and the amplitude (relative value) of the reflected signal on the vertical axis. In addition, although not shown in FIG. 3, the measurement is performed in the case of one magnet and twelve magnets.
図４から、両者はバラツキの範囲でよい相関関係がある。このことは、磁石を取付けたことによって、磁石の部位の配管断面積が磁石の個数に相当する断面積変化分増加するためである。 From FIG. 4, there is a good correlation between the two in the range of variation. This is because the attachment of the magnet increases the pipe cross-sectional area of the magnet portion by the cross-sectional area change corresponding to the number of magnets.
次に、図５を用いて、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の部位の断面面積変化率と磁石からの反射信号の振幅の関係について説明する。
図５は、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の部位の断面面積変化率と磁石からの反射信号の振幅の関係の説明図である。図５において、横軸は磁石の断面積変化率を示し、縦軸は振幅（Ｖ）を示している。
Next, with reference to FIG. 5, the relationship between the rate of change in the sectional area of the magnet portion and the amplitude of the reflected signal from the magnet in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the change rate of the cross-sectional area of the magnet portion and the amplitude of the reflected signal from the magnet in the inspection method using the guide wave shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the change rate of the cross-sectional area of the magnet, and the vertical axis indicates the amplitude (V).
図５は、図３に示した結果を、磁石の部位の断面面積変化率と磁石からの反射信号の振幅について整理したものである。 FIG. 5 summarizes the results shown in FIG. 3 with respect to the rate of change in cross-sectional area of the magnet portion and the amplitude of the reflected signal from the magnet.
このように、ステップＳ３の基準信号のデータ収録・解析では、磁石１個の反射信号の振幅と配管の断面積変化率の相関関係を模擬配管で予め測定して求めておく。 As described above, in the data recording / analysis of the reference signal in step S3, the correlation between the amplitude of the reflected signal of one magnet and the cross-sectional area change rate of the pipe is measured in advance using the simulated pipe.
次に、図２のステップＳ４で、被検体を測定して、データを収録する。 Next, in step S4 of FIG. 2, the subject is measured and data is recorded.
次に、ステップＳ５において、基準信号のデータの有無を判定し、無い場合には、ステップＳ６において、基準信号のデータを収録し、解析する。 Next, in step S5, the presence or absence of reference signal data is determined. If there is no reference signal data, the reference signal data is recorded and analyzed in step S6.
その上で、ステップＳ７において、ステップＳ３で得られた受信信号の振幅値から、ステップＳ４で得られた被検体の測定データと比較することで、受信信号の配管断面積変化率がわかるので、減肉の大きさが判別可能となる。 Then, in step S7, the amplitude value of the received signal obtained in step S3 is compared with the measurement data of the subject obtained in step S4, so that the pipe cross-sectional area change rate of the received signal can be determined. The size of the thinning can be determined.
このように、磁石１個の反射信号の振幅が配管の断面積変化率の相関関係を模擬配管で予め測定して求めておくことで、被検体を測定して得られた受信信号の振幅値から配管の断面積変化率がわかるので、減肉の大きさが判別可能となる。 In this way, the amplitude value of the received signal obtained by measuring the subject is obtained by measuring the correlation of the cross-sectional area change rate of the pipe with the simulated pipe in advance in order to determine the amplitude of the reflected signal of one magnet. Since the rate of change in the cross-sectional area of the pipe can be understood from the above, the size of the thinning can be determined.
すなわち、基準反射部材に対する反射信号の振幅を基準信号として、ガイド波を用いた検査の測定で得られた反射信号の振幅を前記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ことができる。 That is, by using the amplitude of the reflected signal with respect to the reference reflecting member as the reference signal and comparing the amplitude of the reflected signal obtained by the inspection measurement using the guide wave with the reference signal, the size or amount of the defect or thinning is obtained. Can be estimated.
さらに、図２のステップＳ７では、ステップＳ３で得られた受信信号の振幅値から、ステップＳ４で得られた被検体の測定データと比較結果、設定値以上か否かを判定し、設定値以上の場合には、再検査する。 Further, in step S7 of FIG. 2, it is determined from the amplitude value of the received signal obtained in step S3 whether or not the measurement result of the subject obtained in step S4 is equal to or greater than a set value, and whether or not the set value is exceeded. If this is the case, recheck.
ここで、図６を用いて、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の設置位置の距離を変えて反射信号を測定した結果について説明する。
図６は、図１に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の設置位置の距離を変えて反射信号を測定した結果の説明図である。図６において、横軸はセンサからの距離を示し、縦軸は振幅（相対値）を示している。
Here, the result of measuring the reflected signal by changing the distance of the installation position of the magnet in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the result of measuring the reflected signal by changing the distance of the magnet installation position in the inspection method using the guide wave shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the distance from the sensor, and the vertical axis indicates the amplitude (relative value).
ガイド波信号は、伝播する距離が長くなるにしたがって徐々に減衰する。そこでガイド波センサと磁石設置位置の距離の相関関係を求めて判別することもできる。 The guide wave signal gradually attenuates as the propagation distance increases. Accordingly, the correlation between the distance between the guide wave sensor and the magnet installation position can be obtained and determined.
磁石の設置位置は、センサから１．５ｍ，２ｍ，３ｍの距離としている。黒丸が磁石の個数８個、黒三角が磁石の個数４個を、周方向一列に配列して測定したものである。 The magnet is installed at a distance of 1.5 m, 2 m, and 3 m from the sensor. The black circle is the number of magnets and the black triangle is the number of magnets of 4 arranged in a row in the circumferential direction.
なお、基準反射部材を取り付ける位置は、１カ所だけでなく、既知の断面積形状の基準反射部材をガイド波センサから数箇所違った距離に取付けて、同時に反射信号を測定し基準信号としてもよいものである。 In addition, the reference reflection member may be attached not only at one location, but also by attaching a reference reflection member having a known cross-sectional shape at several different distances from the guide wave sensor, and simultaneously measuring the reflected signal as a reference signal. Is.
このように模擬配管又は被検体で予め基準反射源の距離と振幅の相関関係を、ステップＳ３の基準信号のデータ収録、解析によって求めておくことで、ステップＳ４の被検体を測定して得られた受信信号の振幅値から、ステップＳ７の基準信号と比較することで、受信信号の配管断面積変化率がわかるので、減肉の大きさが判別可能となる。 Thus, by obtaining the correlation between the distance and amplitude of the reference reflection source in advance by the simulated piping or the subject by data recording and analysis of the reference signal in step S3, it is obtained by measuring the subject in step S4. By comparing the amplitude value of the received signal with the reference signal in step S7, the rate of change in the pipe cross-sectional area of the received signal can be determined, so that the thickness reduction can be determined.
次に、図７を用いて、図１に示したガイド波を用いた検査方法における、磁石の取り付け状態について説明する。
図７は、図１に示したガイド波を用いた検査方法における、磁石の取り付け状態の説明図である。
Next, a magnet mounting state in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a magnet attachment state in the inspection method using the guide wave shown in FIG.
基準反射部材の金属製ブロック又は磁石の取付ける配列は、図７に示すパターンでも反射信号の振幅を基準信号としてもよい。 The arrangement in which the metal blocks or magnets of the reference reflecting member are attached may use the amplitude of the reflected signal as the reference signal in the pattern shown in FIG.
図７（ａ）は、予め設定又は予想した欠陥又は減肉の大きさ、量に相当する断面積変化率の形状のものを周方向の一部分に１個配置した例である。 FIG. 7A shows an example in which one shape having a cross-sectional area change rate corresponding to the size or amount of a defect or thinning set or predicted in advance is arranged in a part in the circumferential direction.
図７（ｂ）は、同一形状即ち同一断面積のものを周方向の一部分に一列で２個以上配列した例である。個数を増やすことで、任意の断面積変化率の反射信号を得ることができる。 FIG. 7B shows an example in which two or more of the same shape, that is, the same cross-sectional area are arranged in a line in a part in the circumferential direction. By increasing the number, a reflected signal having an arbitrary cross-sectional area change rate can be obtained.
図７（ｃ）は、周方向に等間隔で１個以上の配置した例で、個数を増やすことで任意の断面積変化率の反射信号を得ることができる。 FIG. 7C is an example in which one or more are arranged at equal intervals in the circumferential direction. By increasing the number, a reflected signal having an arbitrary cross-sectional area change rate can be obtained.
図７（ｄ）は、ガイド波を送信する方向、ここでは配管の軸方向に２列以上の基準反射部材７ａ，７ｂを配置した例である。
FIG. 7D shows an example in which two or more rows of
いずれも、基準反射部材からの反射信号が測定でき、個数又は断面積変化率との良好な相関関係が得られるので、被検体を測定して得られた受信信号の振幅値から配管の断面積変化率がわかるので、減肉の大きさが判別可能となる。 In both cases, the reflected signal from the reference reflecting member can be measured and a good correlation with the number or cross-sectional area change rate can be obtained, so the cross-sectional area of the pipe can be determined from the amplitude value of the received signal obtained by measuring the subject. Since the rate of change is known, the size of the thinning can be determined.
なお、以上説明した基準信号のデータ取得は、ステップＳ４の被検体の測定前でも測定後でもよいものである。 The reference signal data acquisition described above may be performed before or after the measurement of the subject in step S4.
次に、図８を用いて、本実施形態によるガイド波を用いた検査方法の第２の内容について説明する。
図８は、本発明の一実施形態によるガイド波を用いた検査装置の構成を示す斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the second content of the inspection method using the guide wave according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of an inspection apparatus using a guide wave according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
ここでは、被検体は、図１によりも大径で、厚肉のものである。すなわち、外径が５０８mm、厚さが９．５mm、長さが６０００mm、材質が炭素鋼の配管８を用いた場合の一例について説明する。図１の例と同様に、配管表面の一部位に基準反射部材４をガイド波センサ２から３ｍ離れた位置に設置したときのガイド波の受信信号を測定している。反射源の基準反射部材として磁石４を用い、その形状は円柱形の丸型で両面２極に着磁させたものである。磁石４は、ガイド波送信方向３ａ、ここでは配管軸方向の外面に１個以上、周方向の一部位に接触、固定させて取り付けている。ガイド波センサ２は配管の管端から２００mmの位置に取付けている。ガイド波検査装置６は、ガイド波センサ２を経て、ガイド波３ａを送信し、配管１の軸方向に伝播させた。ガイド波センサ２から送信されたガイド波３ａは、配管１に接触，固定させた基準反射部材の磁石４の部位からガイド波の反射が生じ、その反射信号３ｂを再びガイド波センサ２で信号を受信してガイド波検査装置６で反射信号を収録し基準信号とする。
Here, the subject is larger in diameter and thicker than in FIG. That is, an example in which a
次に、図９を用いて、図８に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の測定結果について説明する。
図９は、図８に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の測定結果の説明図である。図９において、横軸はセンサからの距離（ｍ）を示し、縦軸は振幅（相対値）を示している。
Next, the measurement results of the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of measurement results of the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents the distance (m) from the sensor, and the vertical axis represents the amplitude (relative value).
このときの基準反射部材の磁石は、図３（ｂ）に示したように、外面に１個以上、周方向一列に配置した場合である。 At this time, as shown in FIG. 3B, one or more magnets of the reference reflecting member are arranged on the outer surface in a line in the circumferential direction.
図９（ａ）は、磁石が無いときの受信信号を示しており、磁石の設置位置３ｍの信号Ｅ４は検出されていない。センサからの距離が３．８ｍ付近の信号Ｔ１と５ｍ付近の信号Ｔ２は予め機械加工で付与した模擬欠陥のものである。またセンサから距離５．８ｍの強い信号は、第１回目の管端５ａから反射信号である。 FIG. 9A shows a reception signal when there is no magnet, and the signal E4 at the magnet installation position 3m is not detected. A signal T1 having a distance of 3.8 m from the sensor and a signal T2 having a distance of 5 m are those of a simulated defect previously given by machining. A strong signal at a distance of 5.8 m from the sensor is a reflected signal from the first tube end 5a.
図９（ｂ）から図９（ｄ）は、磁石の個数を４個、８個、１６個としたものであり、磁石の個数が増えるにしたがって、基準反射部材の磁石設置位置３ｍの反射信号Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７の振幅も増加する。 9 (b) to 9 (d) show that the number of magnets is 4, 8, and 16, and as the number of magnets increases, the reflected signal at the magnet installation position 3m of the reference reflecting member. The amplitudes of E5, E6, and E7 also increase.
次に、図１０を用いて、図８に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の関係について説明する。
図１０は、図８に示したガイド波を用いた検査方法において、磁石の取付け個数と反射信号の振幅の関係の説明図である。
Next, the relationship between the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram of the relationship between the number of magnets attached and the amplitude of the reflected signal in the inspection method using the guide wave shown in FIG.
図１０は、図９に示した測定結果を、横軸に磁石の個数、縦軸に反射信号の振幅（相対値）をとり、整理したものである。なお、図９には示してないが、磁石が１個の場合、１２個の場合、２０個についても測定している。 FIG. 10 is a summary of the measurement results shown in FIG. 9, with the horizontal axis representing the number of magnets and the vertical axis representing the amplitude (relative value) of the reflected signal. Although not shown in FIG. 9, the measurement is performed for 20 magnets in the case of 1 magnet, 12 magnets.
図１０から、両者はバラツキの範囲でよい相関関係がある。同じ形状の磁石を使用していることから、磁石の個数を磁石の部位の配管断面積変化率で整理すると、図５に示したように、断面面積変化率と磁石からの反射信号の振幅が直線関係を有することがわかる。このように磁石１個の反射信号の振幅が配管の断面積変化率の相関関係を模擬配管で予め測定して求めておくことで、ガイド波を用いた検査で被検体を測定して得られた受信信号の振幅値から配管の断面積変化率がわかるので、減肉の大きさが判別可能となる。 From FIG. 10, there is a good correlation between the two in the range of variation. Since magnets having the same shape are used, when the number of magnets is arranged by the pipe cross-sectional area change rate of the magnet part, as shown in FIG. 5, the cross-sectional area change rate and the amplitude of the reflected signal from the magnet are It turns out that it has a linear relationship. In this way, the amplitude of the reflected signal of one magnet is obtained by measuring the subject in an examination using a guide wave by measuring the correlation of the cross-sectional area change rate of the pipe in advance with a simulated pipe. Since the rate of change in the cross-sectional area of the pipe can be found from the amplitude value of the received signal, the thickness reduction can be determined.
以上、図１〜図１０にて説明したように、口径、肉厚が異なる配管に対しても、基準反射部材の磁石からの反射信号を基準信号として比較することで、他の口径配管でも減肉の大きさが判別可能となる。 As described above with reference to FIGS. 1 to 10, even for pipes having different diameters and thicknesses, the reflected signal from the magnet of the reference reflecting member is compared as the reference signal, so that the other bore pipes can also be reduced. The size of the meat can be determined.
基準反射部材を磁石にすることで脱着が容易で、且つ、接触、固定を施す治具、機構の必要がなく、設備が簡素にできる利点がある。また、被検体から得られた測定信号のノイズと信号の有意差を磁石の着脱で確認できる利点もある。 By using the reference reflecting member as a magnet, it is easy to detach, and there is no need for a jig or mechanism for making contact or fixing, and there is an advantage that the equipment can be simplified. In addition, there is an advantage that a significant difference between the noise of the measurement signal obtained from the subject and the signal can be confirmed by attaching and detaching the magnet.
本例では特に磁石の種類を限定していないが、残留磁束密度と保磁力が強力な希土類磁石のサマリウムとコバルトの成分を含有するサマリウムコバルト磁石や磁気特性が優れているネオジムを主材料とするネオジム磁石を用いた方が、接触面の押付け圧力が大きいためガイド波の反射効率も高くなる。さらに、酸化鉄を主成分とするフェライト磁石やアルコニ磁石、また電磁石などの磁石でもガイド波の反射がおこるので、同様な効果が期待できる。 In this example, the type of magnet is not particularly limited, but the main material is a samarium cobalt magnet containing a samarium and cobalt component of a rare earth magnet with strong residual magnetic flux density and coercive force, and neodymium with excellent magnetic properties. When the neodymium magnet is used, the guide surface reflection efficiency is higher because the pressing pressure on the contact surface is larger. Further, since a guide wave is reflected also by a magnet such as a ferrite magnet, an alkoni magnet, or an electromagnet mainly composed of iron oxide, a similar effect can be expected.
基準反射部材の形状は、円柱形の丸型、リング型、角型、角型の穴付き、湾曲形のＣ型のいずれかで、単純なものがよい。また、予め、管端の反射信号と基準反射部材の振幅の関係を求めておき、例えば１％、２％、５％になる形状のものを複数個準備することで、容易に振幅と個数又は距離との相関関係が得られ、測定信号の減肉の判別時間の短縮が可能となる。 The shape of the reference reflecting member may be any one of a cylindrical round shape, a ring shape, a square shape, a square shape with a hole, and a curved C shape. In addition, the relationship between the reflected signal at the tube end and the amplitude of the reference reflecting member is obtained in advance, and for example, by preparing a plurality of shapes having a shape of 1%, 2%, 5%, the amplitude and the number or Correlation with the distance is obtained, and it becomes possible to shorten the determination time for thinning of the measurement signal.
次に、図１１を用いて、本発明の他の実施形態によるガイド波を用いた検査方法の内容について説明する。
図１１は、本発明の他の実施形態によるガイド波を用いた検査装置の構成を示す斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
Next, contents of an inspection method using a guide wave according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of an inspection apparatus using a guide wave according to another embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
前述の例では、基準反射部材として磁石を用いたが、接触、固定が十分であればガイド波が反射する金属製ブロックでも同様な効果が期待できる。図１１は、基準反射部材に金属製ブロックを用いた場合の例である。 In the above example, a magnet is used as the reference reflecting member. However, if the contact and fixation are sufficient, a similar effect can be expected with a metal block that reflects a guide wave. FIG. 11 shows an example in which a metal block is used for the reference reflecting member.
図１、図８の例と同様に、配管１に取付けたガイド波センサ２からガイド波送信方向、ここでは軸方向に離れた一部分に準備した基準反射部材の金属製ブロック９を接触させ、配管外面に１個以上、周方向に配列させてバンド１０で固定する。金属製ブロック９は予め測定する減肉量相当の断面積を有する形状のものを１個以上用意する。バンド１０は、配管外面に接触しないように、金属製ブロック９の配置で対策するか、絶縁材のスペーサなどを用いて対策する。また金属製ブロック９は、被検体に強く押し付ける必要がある。
As in the example of FIGS. 1 and 8, the metal block 9 of the reference reflecting member prepared in the
ガイド波センサ２から送信されたガイド波が、金属製ブロック９の部位から反射する信号を、再びガイド波センサ２で受信して基準信号とする。金属製ブロック９の配列は、基準反射部材が磁石４のときと同様に、図３に示すような配列で行い、図４、図５に示すような金属製ブロックの個数又は断面積変化率と反射信号の振幅の相関関係を求めることが可能で、測定して得られた未知の信号の振幅を比較して、欠陥又は減肉量の大きさ、量を判定できる。
The guide wave transmitted from the
用いる金属ブロックの材料としては、配管と同一材質のものが好ましいが、他の密度の高い材料を用いることもできる。密度が高いほど、得られる反射信号が大きくなる。なお、配管材料とは異なる材質の金属ブロックを用いる場合、例えば、図５に示した断面積変化率と振幅との関係の傾きが、配管と同じ材料の金属ブロックを用いた場合とは異なるので、欠陥や減肉の大きさの推定値が異なることとなる。そのため、配管材料と金属ブロックの材料の密度に応じて、図５に示す断面積変化率と振幅との関係の傾きを補正する必要がある。 As the material of the metal block to be used, the same material as that of the pipe is preferable, but other high-density materials can also be used. The higher the density, the greater the resulting reflected signal. Note that when using a metal block made of a material different from the piping material, for example, the inclination of the relationship between the cross-sectional area change rate and the amplitude shown in FIG. 5 is different from the case where a metal block made of the same material as the piping is used. The estimated values of the size of defects and thinning will be different. Therefore, it is necessary to correct the inclination of the relationship between the cross-sectional area change rate and the amplitude shown in FIG. 5 according to the density of the piping material and the metal block material.
配管への金属製ブロックの固定方法は、他にワイヤー方式、リング方式、サポート方式や接着剤で行う方式があるが、金属製ブロックを被検体に接触、固定できれば、いずれかでもよい。 There are other methods of fixing the metal block to the pipe, such as a wire method, a ring method, a support method, and an adhesive method, but any method may be used as long as the metal block can be contacted and fixed to the subject.
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、ガイド波センサから一定距離離れた被検体の内面又は外面に基準反射部材を直接接触、固定することで、ガイド波センサから送信された、被検体に伝播するガイド波がその基準反射部材の接触部位で反射がおこり、再びガイド波センサで受信した信号を基準信号とすることで、被検体の測定で得られた反射信号の振幅と比較して、欠陥又は減肉の大きさ又は量の推定が可能となる。 As described above, according to each embodiment of the present invention, the reference reflection member is directly contacted and fixed to the inner surface or the outer surface of the subject at a certain distance from the guide wave sensor, and is transmitted from the guide wave sensor. The guide wave propagating to the subject is reflected at the contact portion of the reference reflecting member, and the signal received by the guide wave sensor is used as the reference signal again, so that the amplitude of the reflected signal obtained by measuring the subject In comparison, the size or amount of defects or thinning can be estimated.
ここで、基準反射部材として金属製ブロック又は磁石を用いることで、基準反射部材の部位でガイド波の反射がおこり、再びガイド波センサで受信した信号の基準信号を得ることができ、金属製ブロック又は磁石の形状、大きさを変えることで、即ち、基準反射部材の取付け部位の配管の断面積変化率を変えることができるので、それぞれの断面積変化率と振幅の相関関係から、欠陥又は減肉の大きさ又は量の推定が可能となる。 Here, by using a metal block or magnet as the reference reflection member, the guide wave is reflected at the reference reflection member, and the reference signal of the signal received by the guide wave sensor can be obtained again. Or, by changing the shape and size of the magnet, that is, the change rate of the cross-sectional area of the pipe at the attachment site of the reference reflecting member can be changed. It is possible to estimate the size or amount of meat.
また、基準反射部材を取付けた部位の配管の断面積変化率は、金属製ブロック又は磁石の個数を変えることでも達成される。また、基準反射部材の取付けは、ガイド波センサから一定距離離れた被検体の円筒状部材の周方向の一部位又は周方向の複数部位に配列することでも任意の断面積変化率を設定できるので、それぞれの断面積変化率と基準信号の振幅の相関関係から、欠陥又は減肉の大きさ又は量の推定が可能となる。 Moreover, the cross-sectional area change rate of the pipe where the reference reflecting member is attached can also be achieved by changing the number of metal blocks or magnets. In addition, since the reference reflecting member can be attached to any one of the circumferential direction parts or a plurality of circumferential direction parts of the cylindrical member of the subject that is separated from the guide wave sensor by a certain distance, an arbitrary change rate of the cross-sectional area can be set. From the correlation between the cross-sectional area change rate and the amplitude of the reference signal, it is possible to estimate the size or amount of the defect or thinning.
模擬試験体から基準反射部材の取付け部位の配管の断面積変化率とその反射信号の振幅の相関関係を予め求めておき、測定で得られた反射信号の振幅を、この相関関係を利用して、欠陥又は減肉の大きさ又は量を推定することが可能となる。 The correlation between the cross-sectional area change rate of the pipe at the mounting location of the reference reflecting member from the mock test specimen and the amplitude of the reflected signal is obtained in advance, and the amplitude of the reflected signal obtained by the measurement is obtained using this correlation. It is possible to estimate the size or amount of defects or thinning.
十分得られる同一の基準反射部材からの反射信号を随時測定することで、正常時の信号の感度と比較することで、ガイド波センサの劣化又は破損又は故障の有無や取付け具合の良否を判断できるので検査の信頼性向上の利点がある。 By measuring the reflected signal from the same reference reflecting member that is sufficiently obtained as needed, it can be compared with the sensitivity of the signal at normal time to determine whether the guide wave sensor has deteriorated or broken or malfunctioned, and whether the mounting condition is good or bad. Therefore, there is an advantage of improving the reliability of inspection.
なお、以上説明した例では、ガイド波センサ２は、配管を想定したリング状のガイド波センサを用いているが、本ガイド波を用いた検査方法は、ガイド波センサがリング状でなく、扇形状の分割タイプでも基準反射部材からの反射信号が測定できれば欠陥又は減肉の大きさ又は量を推定可能である。また、斜角センサの場合、単独でも複数個用いた場合でもよい。
In the example described above, the
また、十分な反射信号が得られる同一の基準反射部材を用いることで、ガイド波センサからの設置位置を一定とする同一条件下で、基準反射部材からの反射信号を随時測定して、正常時の信号の感度と比較することで、劣化状況又は破損状況又は故障の有無や取付け具合の良否を判断できるので検査の信頼性向上の利点がある。 In addition, by using the same reference reflecting member that can obtain a sufficient reflected signal, the reflected signal from the reference reflecting member is measured as needed under the same conditions where the installation position from the guide wave sensor is constant. By comparing with the signal sensitivity, it is possible to determine the deterioration state, the damage state, the presence or absence of failure, and the quality of the attachment, which has the advantage of improving the reliability of the inspection.
さらに、ガイド波センサ２及び基準反射部材の取付位置は、図１に示したように、配管１の外面に限らず、内面とすることができる。例えば、配管の径が大きい場合には、配管の内面にガイド波センサ２及び基準反射部材を取り付ける。また、配管の大部分が地中に埋められている場合には、その外面にはガイド波センサ２及び基準反射部材を取り付けられない場合があるので、このような場合にも内面に取り付ける。
Furthermore, the attachment position of the
本発明のガイド波を用いた検査方法は、配管以外にも、ガイド波が伝搬する大口径のタンクや平板のような基準反射源が得られないところでも適用できる。
The inspection method using the guide wave of the present invention can be applied to a place where a reference reflection source such as a large-diameter tank or a flat plate through which the guide wave propagates cannot be obtained in addition to the pipe.
１…被検体の配管
２…ガイド波センサ
３…ガイド波の伝播方向
４…基準反射部材の磁石
５…管端
６…ガイド波検査装置
７…基準反射部材
８…被検体の配管
９…基準反射部材の金属製ブロック
１０…固定バンド
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ガイド波センサから離れた前記円筒状部材の内面又は外面の一部分に、基準反射部材を接触，固定し、
前記ガイド波センサから送信したガイド波に対する、前記基準反射部材の接触部位からの反射信号を受信し、
前記反射信号の振幅を基準信号として、ガイド波を用いた検査の測定で得られた反射信号の振幅を前記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ことを特徴とするガイド波を用いた検査方法。 An inspection method using a guide wave for inspecting a defect or thinning of a cylindrical member of a subject with a guide wave,
A reference reflecting member is contacted and fixed to a part of the inner surface or the outer surface of the cylindrical member away from the guide wave sensor,
For the guide wave transmitted from the guide wave sensor, a reflected signal from the contact portion of the reference reflecting member is received,
By using the amplitude of the reflected signal as a reference signal and comparing the amplitude of the reflected signal obtained by the inspection measurement using the guide wave with the reference signal, the size or amount of the defect or thinning is estimated. Inspection method using a characteristic guide wave.
前記基準反射部材は、１つ以上の金属製ブロック又は磁石であることを特徴とするガイド波を用いた検査方法。 In the inspection method using the guide wave according to claim 1,
The inspection method using a guide wave, wherein the reference reflecting member is one or more metal blocks or magnets.
前記基準反射部材の取付けの配列は、被検体の円筒状部材の周方向の一部位又は周方向の複数部位であることを特徴とするガイド波を用いた検査方法。 In the reference reflecting member of the inspection method using the guide wave according to claim 1,
An inspection method using a guide wave, wherein the reference reflecting member is attached in one or more circumferential positions of a cylindrical member of the subject.
予め求めておいた前記基準反射部材からの反射信号の基準信号と基準反射部材を含む被検体の断面面積変化率との相関関係を利用して、ガイド波を用いた検査の測定で得られた反射信号の振幅から欠陥又は減肉の大きさ又は量を推定することを特徴とするガイド波を用いた検査方法。 In the inspection method using the guide wave according to claim 1,
Using a correlation between the reference signal of the reflected signal from the reference reflecting member obtained in advance and the cross-sectional area change rate of the subject including the reference reflecting member, the measurement was obtained by examination using a guide wave. An inspection method using a guide wave, wherein the size or amount of a defect or thinning is estimated from the amplitude of a reflected signal.
ガイド波センサから一定距離離れた前記円筒状部材の内面又は外面の一部分に、基準反射部材を接触，固定させ、前記基準反射部材の接触部位からの反射信号の振幅を基準信号として測定する場合において、それぞれの測定に用いられる前記基準反射部材は同一であり、測定された前記基準信号と正常時の前記基準信号を比較することで、ガイド波を用いたガイド波検査装置のガイド波センサの劣化又は破損を推定することを特徴とするガイド波を用いた検査方法。 In the inspection method using the guide wave according to claim 1,
In a case where a reference reflecting member is brought into contact with and fixed to a part of the inner surface or outer surface of the cylindrical member separated from the guide wave sensor by a certain distance, and the amplitude of the reflected signal from the contact portion of the reference reflecting member is measured as a reference signal The reference reflection member used for each measurement is the same, and the guide wave sensor of the guide wave inspection apparatus using the guide wave is deteriorated by comparing the measured reference signal with the reference signal in a normal state. Or the inspection method using the guide wave characterized by estimating damage.
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