JP5847010B2 - 非破壊検査装置および非破壊検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、非破壊検査装置および非破壊検査方法に関し、特に、ガイド波を用いて検査する非破壊検査装置および非破壊検査方法に関する。

液体等を貯蔵する鋼製の円筒形タンクは、使用している環境の影響を受けながら時間の経過とともに、胴部の内面または外面から腐食や侵食に伴って劣化が進行し、胴部が減肉することがある。
腐食や浸食がしやすい箇所では、劣化が進行していくと、タンクの内容物の漏洩や破断にいたる事故の要因となるため、事業者は定期的に目視検査や超音波を用いる非破壊検査をすることで、事故を未然に防止し、タンクの健全性維持を確保している。

従来から広く用いられている超音波を用いる非破壊検査として、超音波厚さ計が一般的であるが、幾つかの課題を抱えている。
超音波厚さ計では、人がセンサと被検体との接触面の厚さを、一点一点測定する一点検査となるため、検査範囲が狭く、表面積の大きいタンク検査や大口径の配管検査には長時間を費やし、結果として検査コストが増大する。また、人が立ち入ることが困難な個所の測定では、例えば、高所部位やピット内に設置された被検体の低所部位および狭隘部位の測定などでは、何らかの対応策を施すことになるため、検査の準備に時間を費やすことになり、結果として検査コストが増大する。

そこで、特許文献１には、超音波の一種であるガイド波を利用した非破壊検査装置および非破壊検査方法が開示されている。
ガイド波は、配管や板の境界面を有する物体中を伝搬する超音波で、板の厚さや形状が変化する部位、即ち、厚さ方向の断面積が変化する部位で反射する特徴を利用して、配管や板状の内外面を長距離区間一括して検査する方法で用いられる。

ガイド波を伝搬させて非破壊検査する技術において、ガイド波検査で用いる単一モードのガイド波は、被検体面を長距離区間伝搬して、形状が変化している部位で一部反射し、更に大部分は送信方向に単一モードのまま伝搬していく。この伝搬していく過程で反射したいろいろな反射信号を受信して、解析することで、反射した位置や反射した大きさなどを推定することができる技術である。
特許文献１のガイド波を用いた非破壊検査装置および非破壊検査方法は、円筒部材の口径に依存することなく、周方向に沿って一部に配置し、円筒部材の軸方向に対して平行または角度をつけて送信して欠陥を検査する装置および検査方法が提案されている。

特許文献２の非破壊検査方法は、多数の探触子をアレイ状に配置してフェーズドアレイ探触子を形成し、各探触子群を順次切り換えて超音波の送信波の入射角を変えて送信し、受信された反射波に対応する超音波を送信した探触子群を特定することで、欠陥の高さを評価するフェーズドアレイ探触子方法が提案されている。

特開２００９−１０９３９０号公報 特開２００３−０２８８４５号公報

超音波の一種であるガイド波は、被検体面を長距離区間伝搬して、形状が変化している部位（例えば、タンクの胴部が腐食により減肉することで厚さが変化する部位）でガイド波が反射する特徴を利用して、送信して被検体面を伝搬させたガイド波の反射波を受信して受信信号を解析することにより反射箇所の位置や反射箇所の大きさなどを推定している。

ところで、一般に大型タンクは、幾つかの板材を湾曲加工し溶接で接続して円筒形に製造されている。タンクの溶接部である継手溶接部は、直線状でほぼ同一の高さで肉盛施工されているので、板厚より厚く形状変化が生じている。そのためガイド波センサから送信して伝搬させたガイド波は、溶接部(以下、溶接線と記す)を通過する際に、ガイド波の一部が反射し、残りのガイド波は溶接線を通過して送信方向に伝搬していく。

このような溶接線を有する大型タンクにおいて、タンクを使用している間に腐食が進行して溶接線の近傍に減肉（以下、欠陥と記す）が生成されている場合、ガイド波は溶接線部分と欠陥部分で反射して反射信号として受信される。
このため、特許文献１および特許文献２の非破壊検査方法では、溶接線近傍に欠陥が形成された場合、溶接線部分の反射信号と欠陥部分の反射信号が重なり合って受信し検出されるため、両者の信号を分別して欠陥信号を判定するのは難しい。
また、溶接線の形状変化面積は欠陥の形状変化面積と比べ大きいので、溶接線部分の反射信号は欠陥部分の反射信号と比べて大きくなり、溶接線の近傍にある欠陥からの反射信号の検出をより難しくしている。

そこで、本発明は、溶接部近傍に生成する欠陥を好適に検出することができる非破壊検査装置および非破壊検査方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明は、複数個の超音波探触子を等間隔で配列した２列の超音波探触子列を有するガイド波センサを被検体の壁面に設置して、ガイド波を送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して前記被検体の欠陥を探傷する非破壊検査装置であって、ガイド波を前記被検体に形成された溶接線の方向と垂直に送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して得られる第１検査データから減衰校正曲線を取得する減衰校正曲線取得手段と、前記減衰校正曲線から有意な信号レベルで検出できる反射信号の信号閾値を設定する信号閾値設定手段と、フェーズドアレイ送信によって前記ガイド波センサから前記溶接線の方向に対してガイド波を斜めに送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して第２検査データを取得する反射信号取得手段と、前記第２検査データおよび前記信号閾値から前記欠陥を評価する欠陥評価手段と、を備えることを特徴とする非破壊検査装置である。

また、本発明は、複数個の超音波探触子を等間隔で配列した２列の超音波探触子列を有するガイド波センサを被検体の壁面に設置して、ガイド波を送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して前記被検体の欠陥を探傷する非破壊検査装置の非破壊検査方法であって、ガイド波を前記被検体に形成された溶接線の方向と垂直に送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して得られる第１検査データから減衰校正曲線を取得する第１ステップと、前記減衰校正曲線から有意な信号レベルで検出できる反射信号の信号閾値を設定する第２ステップと、フェーズドアレイ送信によって前記ガイド波センサから前記溶接線の方向に対してガイド波を斜めに送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して第２検査データを取得する第３ステップと、前記第２検査データおよび前記信号閾値から前記欠陥を評価する第４ステップと、を備えることを特徴とする非破壊検査方法である。

本発明によれば、溶接部近傍に生成する欠陥を好適に検出することができる非破壊検査装置および非破壊検査方法を提供することができる。

本実施形態に係る非破壊検査装置の構成、被検体であるタンクの構成、および、ガイド波の伝搬経路を説明する構成模式図である。 本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法の処理を説明するフローチャートである。 ガイド波センサから垂直方向に送信されたガイド波の伝搬経路を示す模式図である。 （ａ）は溶接線からの反射波の受信波形と減衰校正曲線との関係を説明するグラフである。（ｂ）は溶接線からの反射波の受信波形と減衰校正曲線と閾値曲線との関係を説明するグラフである。 ガイド波センサから斜め方向に送信されたガイド波の伝搬経路を示す模式図である。 ステップＳ１０６における反射波の受信波形を説明するグラフである。 第１変形例に係るガイド波センサから斜め方向に送信されたガイド波の伝搬経路を示す模式図である。 第２変形例に係るガイド波センサから斜め方向に送信されたガイド波の伝搬経路を示す模式図である。 比較例に係るガイド波センサから垂直方向に送信されたガイド波の伝搬経路を示す模式図である。 比較例における反射波の受信波形を説明するグラフである。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪非破壊検査装置≫
まず、図１を用いて、本実施形態に係る非破壊検査装置について説明する。図１は、本実施形態に係る非破壊検査装置の構成、被検体であるタンクの構成、および、ガイド波の伝搬経路を説明する構成模式図である。

図１に示すように、非破壊検査装置は、ガイド波（超音波）を送受信するための超音波探触子列２および超音波探触子列３を有するガイド波センサ１と、超音波送受信器４と、コンピュータ５と、を備えている。
そして、非破壊検査装置は、ガイド波センサ１を被検体であるタンク６に設置した状態で、ガイド波センサ１からタンク６にガイド波を送信して、タンク６の欠陥７（後記する図３，図５参照）からの反射波をガイド波センサ１で受信することにより、タンク６の欠陥７の検査を行うことができるようになっている。

＜ガイド波センサ１＞
ガイド波センサ１は、超音波送受信器４から送信波形（送信信号）が印加されることによりガイド波（例えば、図１に示すガイド波２１，４１）を送信し、反射波（例えば、図１に示す反射波２２，２３、後記する図５に示す反射波５１）を受信して、その受信波形（受信信号）を超音波送受信器４に出力するようになっている。

ガイド波センサ１は、２列の超音波探触子列２，３を有しており、超音波探触子列２，３はそれぞれ複数の超音波探触子が均等に一列に配置されて構成されている。超音波探触子列２と超音波探触子列３との間隔は、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、ガイド波の送信周波数と被検体におけるガイド波の伝搬速度（音速）で決定されるが、例えば、送信周波数４０ｋＨｚ、被検体の材質が鋼材である場合では、約２０ｍｍである。

また、ガイド波を一送信方向とするために、超音波探触子列２の超音波探触子とそれに対向する超音波探触子列３の超音波探触子との間には、送信波形（送信信号）の印加時間に約６．２μｓの遅延をかけるようになっている。

また、本実施形態に係る非破壊検査装置は、同列の超音波探触子について、同時間に送信信号を印加する場合（後記する図３参照）と、各超音波探触子に印加する送信信号の遅延時間を時間制御する電子スキャン方式のフェーズドアレイ法により送信する場合（後記する図５参照）とがあり、２列に配置した超音波探触子列２および超音波探触子列３を細かく分割して電子的に制御することができるようになっている。このため、超音波探触子列２および超音波探触子列３は同じ個数の超音波探触子が並列に接続され一対一に対応するよう並行に配列した同一構成となっている。

超音波探触子は、例えば圧電素子によって構成される。なお、超音波探触子は、単独の圧電素子で構成されていてもよく、複数の圧電素子を並列接続して１つの超音波探触子として構成されていてもよく、送信用の圧電素子および受信用の圧電素子を並列接続して１つの超音波探触子として構成されていてもよい。

なお、本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法において、ガイド波センサ１（超音波探触子列２，３）は、図１に示すように、タンク６の検査対象部分の溶接線Ｗ１（または溶接線Ｗ２）の方向と平行になるように取り付けられる（後記する図２に示すステップＳ１０１参照）。

＜超音波送受信器４＞
超音波送受信器４は、コンピュータ５のガイド波送信指令に基づいてガイド波センサ１からガイド波を送信するために、超音波探触子列２，３の各超音波探触子に送信波形（送信信号）を印加することができるようになっている。また、超音波探触子列２，３の各超音波探触子で受信した反射波の受信波形（受信信号）をコンピュータ５に出力することができるようになっている。

このため、超音波送受信器４は、送受信器制御部１０と、信号発生部１１と、パワーアンプ１２と、受信信号切替部１３と、レシーバアンプ１４と、高速Ａ／Ｄ変換部１５と、を備えている。ここで、送受信器制御部１０、信号発生部１１およびパワーアンプ１２は、ガイド波センサ１（超音波探触子列２，３）の該当する各超音波探触子に送信波形（送信信号）を印加するための超音波送信部として機能するようになっている。また、送受信器制御部１０、受信信号切替部１３、レシーバアンプ１４および高速Ａ／Ｄ変換部１５は、ガイド波センサ１（超音波探触子列２，３）の各超音波探触子から受信した受信波形（受信信号）を増幅してデジタル信号に変換してコンピュータ５に出力する超音波受信部として機能するようになっている。

送受信器制御部１０は、コンピュータ５のガイド波送信指令に基づいて、信号発生部１１に励起信号を発生させる。信号発生部１１で発生した励起信号は、パワーアンプ１２で増幅され、送信波形（送信信号）として、ガイド波センサ１（超音波探触子列２，３）の該当する各超音波探触子に出力される。なお、送受信器制御部１０は、信号発生部１１で励起信号を発生させるタイミングを制御して、各超音波探触子を励起させるタイミングを制御することができるようになっている。

また、ガイド波センサ１（超音波探触子列２，３）の各超音波探触子が受信した反射波の受信波形（受信信号）は、受信信号切替部１３を介してレシーバアンプ１４で増幅され、高速Ａ／Ｄ変換部１５でデジタル信号に変換される。
反射波の受信波形（受信信号）は、デジタル信号として、送受信器制御部１０からコンピュータ５に出力するようになっている。

＜コンピュータ５＞
コンピュータ５は、表示部１６と、各超音波探触子の印加時間の遅延を設定する送信時間差設定部１７と、受信波形処理演算部１８ａと、データ記憶部１８ｂと、制御部１９と、を備え、超音波送受信器４の送受信器制御部１０と通信可能に接続されることにより、非破壊検査装置全体を制御することができるようになっている。

なお、コンピュータ５は、例えば、電源投入時等のイニシャルブートプログラムが格納されているＲＯＭ（Read Only Memory）（図示せず）、ワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）（図示せず）、ＯＳ（Operations System）や各種アプリケーションプログラムなどが格納されるとともにデータ記憶部１８ｂとして機能するＨＤＤ（Hard Disc Drive）（図示せず）、中央演算処理部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示せず）等を備え、ＣＰＵ（図示せず）が、各種アプリケーションプログラムを実行することにより、送信時間差設定部１７、受信波形処理演算部１８ａ、制御部１９として機能するようになっている。

≪被検体（タンク６）の構成≫
次に、本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法における被検体であるタンク６の構成について説明する。
タンク６は、円筒形状の胴部と上下に配置される鏡部からなる容器である。タンク６の胴部は、複数の金属板を溶接して形成される。このため、タンク６の胴部は、軸方向（図１の紙面において上下方向）の溶接線Ｗ１，Ｗ２を有している。なお、図１において、軸方向の溶接線は、２つ（溶接線Ｗ１，Ｗ２）であるものとして図示しているが、これに限られるものではなく、３つ以上あってもよい。
また、本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法における被検体は、タンク６であるものとして説明するが、これに限られるものではなく、大径配管などの円筒形状構造物に広く適用することができる。

≪非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法≫
次に、本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法について図２から図６を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法の処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ１０１において、コンピュータ５の制御部１９は、表示部１６に、ガイド波センサ１をタンク６の胴部に取り付けることを促す指示画面を表示させる。
作業者は、画面の指示にしたがってガイド波センサ１をタンク６の胴部に取り付ける。ここで、ガイド波センサ１は、タンク６の検査対象部分の溶接線Ｗ１（または、溶接線Ｗ２）の延びる方向と平行になるようにガイド波センサ１を取り付ける。図１の例において、溶接線Ｗ１，Ｗ２はタンク６の軸方向に延びているため、タンク６の軸方向に超音波探触子が並ぶようにガイド波センサ１の超音波探触子列２，３が配置される。
ガイド波センサ１の取り付けが終了すると、制御部１９の処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、コンピュータ５の制御部１９は、送信時間差設定部１７で設定された各超音波探触子の印加時間の遅延情報を含むガイド波送信指令を超音波送受信器４の送受信器制御部１０に送信して、ガイド波センサ１から垂直方向にガイド波２１を送信させる。
そして、コンピュータ５の制御部１９は、ガイド波センサ１で受信した反射波を超音波送受信器４でデジタル信号に変換して受信する。

ここで、図３を用いてステップＳ１０２におけるガイド波の伝搬経路について説明する。図３は、ステップＳ１０２においてガイド波センサ１から垂直方向に送信されたガイド波の伝搬経路を示す模式図である。

送受信器制御部１０は、ガイド波送信指令に含まれる送信時間差設定部１７で設定された各超音波探触子の印加時間の遅延情報に基づいて信号発生部１１を制御して、各超音波探触子における送信波形（送信信号）２０の印加時間を制御するようになっている。

ここでは、溶接線Ｗ１の方向にガイド波を送信するとともに、ガイド波の伝搬が強くなるようにするために、送信波形（送信信号）２０は、超音波探触子列２と超音波探触子列３の印加時間に遅延を与えて送信方向を制御するようになっている。また、基準反射源としての溶接線Ｗ１，Ｗ２からの基準反射信号（後述する図４のＷ２２，Ｗ２３）を取得するため、送信波形（送信信号）２０は、超音波探触子列２の超音波探触子同士については同時間に印加するとともに、超音波探触子列３の超音波探触子同士については同時間に印加するようになっている。
このようにして、ガイド波センサ１（超音波探触子列２，３）から超音波探触子列２，３の長手方向に対して垂直方向で、かつ、溶接線Ｗ１，Ｗ２の方向にガイド波２１を送信するようになっている。

そして、ガイド波２１は、直線状に同一の高さで肉盛されている溶接線Ｗ１，Ｗ２のように板厚などの形状が変化する箇所で反射する。図３において、ガイド波センサ１と距離Ｌ１離れた部位に肉盛されて設けられた溶接線Ｗ１は、その厚さが周囲のタンク６の胴部の板厚より厚いため、ガイド波２１の一部が反射して反射波２２としてガイド波２１の送信方向と逆方向に伝搬する。なお、反射率は肉盛の形状で異なるが約十数％反射する。

残りのガイド波２１は溶接線Ｗ１を通過して送信方向に伝搬していく。溶接線Ｗ１を通過したガイド波２１ａは、次の形状が変化している箇所、ここではガイド波センサ１と距離Ｌ２離れた部位に肉盛されて設けられた溶接線Ｗ２でガイド波２１ａの一部が反射して反射波２３としてガイド波２１の送信方向と逆方向に伝搬する。
そして、残りのガイド波２１ａは溶接線Ｗ２を通過して送信方向に伝搬していく。

溶接線Ｗ１，Ｗ２で反射した反射波２２，２３は、ガイド波センサ１で受信され、超音波送受信器４のレシーバアンプ１４で増幅され、高速Ａ／Ｄ変換部１５でデジタル信号に変換され、送受信器制御部１０からコンピュータ５に出力される。

コンピュータ５に入力された受信波形のデジタル信号は、受信波形処理演算部１８ａで演算処理されて、受信波形Ｓ１（図４（ａ）参照）として表示部１６に表示されるようになっている。図４（ａ）において、縦軸は反射波の振幅（信号強度）であり、横軸はガイド波センサ１からガイド波を送信してから反射波を受信するまでの伝搬時間とガイド波の伝搬速度から算出したガイド波センサ１から反射源までの距離である。また、受信波形Ｓ１はデータ記憶部１８ｂに記憶されるようになっている。

図２に戻り、ステップＳ１０３において、コンピュータ５の受信波形処理演算部１８ａは、減衰校正曲線３１を生成する。ここで、減衰校正曲線３１とは、ガイド波および反射波が伝搬することにより振幅（信号強度）が減衰することを校正するための曲線である。
減衰校正曲線３１の生成について、まず、受信波形処理演算部１８ａは、溶接線Ｗ１、溶接線Ｗ２の肉盛の高さとタンク６の胴部の板厚から、胴部の板厚に対する溶接線肉盛高さの割合を計算で求める。なお、これらのデータはデータ記憶部１８ｂにあらかじめ記憶されている。
そして、受信波形処理演算部１８ａは、胴部の板厚に対する溶接線肉盛高さの割合と、図４（ａ）に示す溶接線Ｗ１からの反射波２２に基づく反射信号Ｗ２２と、溶接線Ｗ２からの反射波２３に基づく反射信号Ｗ２３と、に基づいて、減衰校正曲線３１（図４（ａ）参照）を生成するようになっている。

図２に戻り、ステップＳ１０４において、受信波形処理演算部１８ａは、ステップＳ１０３で生成した減衰校正曲線３１にもとづいて、閾値曲線３２（図４（ｂ）参照）を生成する。ここで、閾値曲線３２とは、反射信号として有意な信号レベルの信号であるか否かを判定するための閾値である。閾値は、非破壊検査の要求仕様、ガイド波センサ１の検出下限レベルやノイズレベルから胴部の板厚に対する割合として設定する。また、検出信号とノイズ信号の比から設定してもよい。

例えば、図４（ｂ）において、既知の溶接線Ｗ１，Ｗ２からの反射信号の１０％を閾値曲線３２と設定した場合を示す。ここで設定した有意な信号レベル（閾値曲線３２）は、既知の溶接線Ｗ１，Ｗ２の信号レベルが板厚と溶接の肉盛りの関係から既知であるので、両者を比較することで設定した信号閾値レベルを算出できる。したがって、本信号閾値レベルと本測定の欠陥信号レベルを比較することで欠陥の大きさ（ガイド波進行方向にみたときの欠陥の断面積）を推定することができる。

図２に戻り、ステップＳ１０５において、コンピュータ５の送信時間差設定部１７は、各超音波探触子の印加時間の遅延時間（送信遅延時間）を設定する。なお、送信遅延時間については、後述するステップＳ１０６とともに図５を用いて説明する。

ステップＳ１０６において、コンピュータ５の制御部１９は、ステップＳ１０５において送信時間差設定部１７で設定された各超音波探触子の印加時間の遅延情報（送信遅延時間）を含むガイド波送信指令を超音波送受信器４の送受信器制御部１０に送信して、ガイド波センサ１から斜め方向にガイド波４１を送信させる。
そして、コンピュータ５の制御部１９は、ガイド波センサ１で受信した反射波を超音波送受信器４でデジタル信号に変換して受信する。

ここで、図５を用いてステップＳ１０６におけるガイド波の伝搬経路について説明する。図５は、ステップＳ１０６においてガイド波センサ１から斜め方向に送信されたガイド波の伝搬経路を示す模式図である。

送受信器制御部１０は、ガイド波送信指令に含まれるステップＳ１０５において送信時間差設定部１７で設定された各超音波探触子の印加時間の遅延情報（送信遅延時間）に基づいて信号発生部１１を制御して、各超音波探触子における送信波形（送信信号）４０の印加時間を制御するようになっている。

ここで、送信波形（送信信号）４０は、測定部位に向けて角度θでガイド波４１を送信するように、超音波探触子列２の超音波探触子について、測定部位から最も遠い超音波探触子から順に一定間隔で遅延させるようになっている。超音波探触子列３の超音波探触子についても同様に、測定部位から最も遠い超音波探触子から順に一定間隔で遅延させるようになっている。また、送信波形（送信信号）４０は、超音波探触子列２と超音波探触子列３の印加時間に遅延を与えて送信方向を制御するようになっている。
このようにして、ステップＳ１０６において、ガイド波センサ１（超音波探触子列２，３）から超音波探触子列２，３の垂直方向に対して角度θで、かつ、溶接線Ｗ１，Ｗ２の側の方向にガイド波４１を送信するようになっている。

このように、角度θで斜め方向に送信されたガイド波４１は、一部が直線状に同一の高さで肉盛されている溶接線Ｗ１で反射して反射波４２となるとともに、残りのガイド波４１は溶接線Ｗ１を通過して送信方向に伝搬するガイド波４１ａとなる。ここで、図５に示すように、直線状の溶接線Ｗ１に対して斜めにガイド波４１を入射させることにより、反射波４２をガイド波４１が入射してきた方向と異なる方向とすることができる。

このため、ステップＳ１０５において設定される各超音波探触子の印加時間の遅延時間（送信遅延時間）は、図５に示すように、溶接線Ｗ１からの反射波４２がガイド波センサ１の外領域を伝搬して、ガイド波センサ１で溶接線Ｗ１からの反射波４２が受信されないガイド波４１の送信方向（角度θ）となる送信波形（送信信号）４０を生成するように設定される。

また、検査対象部分の溶接線Ｗ１の近傍に欠陥７がある場合、胴部の板厚が変化している欠陥７でガイド波４１の一部が反射し、その反射波５１がガイド波センサ１で検出される。これは、溶接線Ｗ１が直線状の一定形状であるため、その反射波は一定の方向（図５に示す反射波４２の方向）に伝搬するのに対し、欠陥７が不定形状であるため、その反射波の一部がガイド波センサ１の方向に伝搬する反射波５１となり、ガイド波センサ１で検出されるようになっている。

欠陥７で反射した反射波５１は、ガイド波センサ１で受信され、超音波送受信器４のレシーバアンプ１４で増幅され、高速Ａ／Ｄ変換部１５でデジタル信号に変換され、送受信器制御部１０からコンピュータ５に出力される。

コンピュータ５に入力された受信波形のデジタル信号は、受信波形処理演算部１８ａで演算処理されて、受信波形Ｓ２（図６参照）として表示部１６に表示されるようになっている。図６において、縦軸は反射波の振幅（信号強度）であり、横軸はガイド波センサ１から反射源までの距離である。

図２に戻り、ステップＳ１０７において、受信波形処理演算部１８ａは、測定信号である受信波形Ｓ２（図６参照）を評価する。
受信波形処理演算部１８ａは、ステップＳ１０６で受信した受信波形Ｓ２（図６参照）と、ステップＳ１０４で生成した閾値曲線３２とを比較して、閾値曲線３２の値より大きな信号強度となる信号を欠陥７からの信号であると評価する。図６の例において、距離Ｌ１の位置にある反射信号Ｐ１が閾値曲線３２の値より高い信号強度となっているので、距離Ｌ１の位置に欠陥７があると評価する。また、反射信号Ｐ１のピークの高さＨ１と、反射信号Ｐ１のピークの位置における閾値曲線３２の値Ｈ２との比（Ｈ２／Ｈ１）から欠陥７の大きさ（ガイド波進行方向にみたときの欠陥の断面積）を推定することができる。
なお、距離Ｌが０付近の領域は非破壊検査装置の不感帯であるため、この領域における信号は無視する。

ステップＳ１０８において、制御部１９は、ステップＳ１０６で受信した受信波形Ｓ２およびステップＳ１０７の評価結果（欠陥７の有無、欠陥７までの距離、欠陥７の大きさ）をデータ記憶部１８ｂに記憶する。

ステップＳ１０９において、制御部１９は、検査対象である溶接線Ｗ１の測定部位の測定が完了したか否かを判定する。
測定が完了していない場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、制御部１９の処理はステップＳ１１０に進む。
ステップＳ１１０において、制御部１９は、例えば方向Ｙ１（図５参照）に新たな測定部位を設定する。即ち、ガイド波４１の送信方向の角度θを設定する。そして、制御部１９の処理はステップＳ１０５に戻り、設定された測定部位にガイド波が送信されるように送信遅延時間が設定され、前記した処理（Ｓ１０６〜Ｓ１０８）を実行する。なお、送信遅延時間は、ガイド波センサ１と測定部位との位置関係をコンピュータ５に入力することで自動算出されるようになっている。この処理を繰り返すことにより、方向Ｙ１に測定部位を変えながら測定することができる。

一方、ステップＳ１０９において、測定が完了した場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、制御部１９の処理はステップＳ１１１に進む。
ステップＳ１１１において、制御部１９は、検査が終了したか否かを判定する。検査が終了していない場合（Ｓ１１１・Ｎｏ）、制御部１９の処理はステップＳ１１２に進む。
ステップＳ１１２において、制御部１９は、表示部１６に、タンク６の胴部に取り付けられたガイド波センサ１を移動することを促す指示画面を表示させる。
作業者は、画面の指示にしたがってガイド波センサ１を移動させる。ここで、ガイド波センサ１は、ステップＳ１０１と同様に、タンク６の検査対象部分の溶接線Ｗ１（または、溶接線Ｗ２）の延びる方向と平行になるようにガイド波センサ１を取り付ける。そして、制御部１９の処理はステップＳ１０５に戻り、前記した処理（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）を実行する。
一方、ステップＳ１１１において、検査が終了した場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法の処理を終了する。

＜作用・効果＞
ここで比較例と対比しつつ本実施形態の作用・効果について説明する。
図９は、比較例に係るガイド波センサ１から垂直方向に送信されたガイド波２１の伝搬経路を示す模式図である。図１０は、比較例における反射波２２Ｃの受信波形Ｓ２を説明するグラフである。
図９に示すように、ガイド波２１を垂直方向に送信した場合、溶接線Ｗ１の近傍に欠陥７があると、溶接線Ｗ１からの反射波および欠陥７からの反射波が重なり合って反射波２２Ｃとなり、図１０に示すように、溶接線Ｗ１からの反射波に基づく反射信号Ｗ２２と欠陥７からの反射波に基づく反射信号Ｐ１とが重なり合って、欠陥７からの反射波に基づく反射信号Ｐ１の検出が困難となる。

これに対し、本実施形態に係る非破壊検査装置の非破壊検査方法によれば、図５に示すように、溶接線Ｗ１からの反射波４２がガイド波センサ１の外領域を伝搬するように、ガイド波４１を角度θで斜めに送信することにより、図６に示すように、欠陥７からの反射波に基づく反射信号Ｐ１の検出を容易とし、溶接線Ｗ１の近傍の欠陥７であっても好適に検出することができる。これにより、欠陥の見落としが防止でき、検査の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る非破壊検査装置の非破壊検査方法によれば、図２のステップＳ１０１からステップＳ１０４に示すように、タンク６の胴部の形状が変化している部位（例えば、溶接線Ｗ１，Ｗ２）を基準反射源として利用して、受信信号の振幅と距離との減衰校正曲線３１を取得し、減衰校正曲線３１に基づいて閾値（閾値曲線３２）を決定するようになっている。そして、閾値（閾値曲線３２）と欠陥７からの反射波に基づく反射信号Ｐ１を比較することにより、欠陥７の大きさも評価することができる。

≪変形例≫
なお、本実施形態に係る非破壊検査装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

ステップＳ１０６において、図５に示すように、測定部位から最も遠い超音波探触子から順に一定間隔で遅延させてガイド波４１を送信するものとして説明したが、これに限られるものではない。

図７は、第１変形例に係るガイド波センサ１から斜め方向に送信されたガイド波４１Ａの伝搬経路を示す模式図である。
図７に示すように、送信波形（送信信号）４０Ａは、測定部位の近傍でガイド波の焦点ができるように印加してもよい。このように送信波形（送信信号）４０Ａを印加することにより、欠陥７からの反射波５１Ａの振幅（信号強度）を大きくすることができる。なお、溶接線Ｗ１からの反射波４２Ａの振幅（信号強度）も大きくなるが、溶接線Ｗ１からの反射波４２Ａはガイド波センサ１の外領域を伝搬するようになっている。

図８は、第２変形例に係るガイド波センサ１から斜め方向に送信されたガイド波４１Ｂの伝搬経路を示す模式図である。
図７において、測定部位が方向Ｙ１にあるものとして説明したが、図８に示すように、測定部位が方向Ｙ２にあってもよい。

１ ガイド波センサ
２，３ 超音波探触子列
４ 超音波送受信器
５ コンピュータ
６ タンク（被検体）
７ 欠陥
１０ 送受信器制御部
１１ 信号発生部
１２ パワーアンプ
１３ 受信信号切替部
１４ レシーバアンプ
１５ 高速Ａ／Ｄ変換部
１６ 表示部
１７ 送信時間差設定部
１８ａ 受信波形処理演算部
１８ｂ データ記憶部
１９ 制御部
２０，４０，４０Ａ，４０Ｂ 送信波形
２１，４１，４１Ａ，４１Ｂ ガイド波
２２，４２，５１，４２Ａ，５１Ａ，４２Ｂ，５１Ｂ 反射波（反射信号）
３１ 減衰校正曲線
３２ 閾値曲線（信号閾値）
Ｗ１，Ｗ２ 溶接線
Ｗ２２，Ｗ２３ 反射信号
Ｓ１ 受信波形（第１検査データ）
Ｓ２ 受信波形（第２検査データ）

Claims (5)

1. 複数個の超音波探触子を等間隔で配列した２列の超音波探触子列を有するガイド波センサを被検体の壁面に設置して、ガイド波を送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して前記被検体の欠陥を探傷する非破壊検査装置であって、
   ガイド波を前記被検体に形成された溶接線の方向と垂直に送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して得られる第１検査データから減衰校正曲線を取得する減衰校正曲線取得手段と、
   前記減衰校正曲線から有意な信号レベルで検出できる反射信号の信号閾値を設定する信号閾値設定手段と、
   フェーズドアレイ送信によって前記ガイド波センサから前記溶接線の方向に対してガイド波を斜めに送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して第２検査データを取得する反射信号取得手段と、
   前記第２検査データおよび前記信号閾値から前記欠陥を評価する欠陥評価手段と、を備える
   ことを特徴とする非破壊検査装置。
2. 前記減衰校正曲線取得手段は、
   前記溶接線からの反射信号を用いて前記減衰校正曲線を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査装置。
3. 前記反射信号取得手段は、
   前記溶接線からの反射波の伝搬経路が前記ガイド波センサの外となるように前記超音波探触子の印加時間の遅延時間を制御して前記ガイド波センサからフェーズドアレイ送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査装置。
4. 前記反射信号取得手段は、
   送信するガイド波を前記溶接線の部位に焦点を結ぶように前記超音波探触子の印加時間の遅延時間を制御して前記ガイド波センサからフェーズドアレイ送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査装置。
5. 複数個の超音波探触子を等間隔で配列した２列の超音波探触子列を有するガイド波センサを被検体の壁面に設置して、ガイド波を送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して前記被検体の欠陥を探傷する非破壊検査装置の非破壊検査方法であって、
   ガイド波を前記被検体に形成された溶接線の方向と垂直に送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して得られる第１検査データから減衰校正曲線を取得する第１ステップと、
   前記減衰校正曲線から有意な信号レベルで検出できる反射信号の信号閾値を設定する第２ステップと、
   フェーズドアレイ送信によって前記ガイド波センサから前記溶接線の方向に対してガイド波を斜めに送信して伝搬させ、該ガイド波の反射信号を受信して第２検査データを取得する第３ステップと、
   前記第２検査データおよび前記信号閾値から前記欠陥を評価する第４ステップと、を備える
   ことを特徴とする非破壊検査方法。

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