特許 6586280 超音波探傷子、超音波探傷装置及び超音波探傷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6586280

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】超音波探傷子、超音波探傷装置及び超音波探傷方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/24 20060101AFI20190919BHJP

   G01N 29/265 20060101ALI20190919BHJP

   G01N 29/28 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/24

   G01N29/265

   G01N29/28

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-64972(P2015-64972)

(22)【出願日】2015年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-183926(P2016-183926A)

(43)【公開日】2016年10月20日

【審査請求日】2018年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】川浪 精一

(72)【発明者】

【氏名】清水 正嗣

(72)【発明者】

【氏名】松本 真太郎

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２９０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２３６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０１５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３０１５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１２０６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３３８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０９７８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２３５７４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１配管と第２配管との配管溶接部の損傷部を探傷する超音波探傷子であって、
前記配管溶接部に向けて超高周波超音波を発振する超音波振動子と、
前記配管溶接部との接触面に配置され、前記配管溶接部に前記超高周波超音波を伝搬させる遅延材とを具備し、
前記遅延材が、石英ガラスからなり、
前記超高周波超音波の波長が、２０ＭＨｚ以上であり、
損傷率が５０％〜７０％となるクリープ損傷中期から後期に至る初期の密集ボイドによるクリープ損傷を検出することを特徴とする、超音波探傷子。

【請求項2】

前記超音波振動子は、前記配管溶接部に向けて超高周波超音波を発振して送信波として送信する送信用超音波振動子と、前記配管溶接部で反射された前記送信波を受信波として受信する受信用超音波振動子とを含む、請求項１に記載の超音波探傷子。

【請求項3】

前記遅延材は、前記配管溶接部との接触面に対する所定の傾斜角度の第１傾斜面を有する第１遅延材と、前記第１遅延材の第１傾斜面に対する交差する傾斜角度の第２傾斜面を有する第２遅延材と、を含み、
前記送信用超音波振動子は、前記第１遅延材の第１傾斜面に略直交する方向に前記送信波を送信し、前記受信用超音波振動子は、前記第２傾斜面に略直交する方向から前記受信波を受信する、請求項２に記載の超音波探傷子。

【請求項4】

前記超音波振動子は、前記配管溶接部に対する方向に向けて反った形状を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波探傷子。

【請求項5】

直径が５ｍｍ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波探傷子。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波探傷子と、
前記超音波探傷子の所定方向に移動させる移動制御部と、
前記超音波探傷子の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記超音波探傷子によって受信した受信信号を取得し、取得した前記受信信号に基づいて前記配管溶接部の損傷部を特定する信号処理部と、を具備し、
前記信号処理部は、前記位置情報取得部によって取得された所定時間毎の前記超音波探傷子の位置情報及び前記所定時間毎に前記超音波探傷子から取得された前記受信信号に基づいて、前記配管溶接部の損傷部からの伝搬時間に応じて前記受信信号を揃えて合成する開口合成処理により、前記受信信号を増幅して前記損傷部を特定することを特徴とする超音波探傷装置。

【請求項7】

第１配管及び第２配管との配管溶接部を移動する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波探傷子の所定時間毎の位置情報、及び前記所定時間毎に前記超音波探傷子で前記配管溶接部から受信した受信信号を取得するステップと、
取得した前記位置情報及び前記受信信号に基づいて、前記配管溶接部の損傷部からの伝搬時間に応じて前記受信信号を揃えて合成する開口合成処理により、前記受信信号を増幅して前記損傷部を特定するステップとを含むことを特徴とする超音波探傷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波探傷子、超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関し、例えば、火力発電所などで用いられる高クロム鋼配管などのクリープ損傷の原因となるボイドを好適に検出可能な超音波探傷子、超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、非線形超音波（ＵＴ）による火力発電所のボイラ配管の溶接部のクリープ損傷評価方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このクリープ損傷評価方法では、所定の送信周波数の送信波を検査対象となるボイラ配管に送信し、ボイラ配管からの受信波に対して周波数フィルタにより高調波及び分調波を検出する。これにより、従来よりボイラ配管のクリープ損傷による直径数μｍから数１０μｍのボイドの検出に用いられているフェーズドアレイ超音波よりも高い精度でボイドの検出が可能となる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】非破壊検査：journal of N.D.I 58(9), 397-402, 2009-09-01

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、非特許文献１に記載のクリープ損傷評価方法では、受信波の高調波及び分調波を検出するので、受信波の中心周波数に対して受信信号の信号レベルが弱くなる場合がある。そのため、従来のクリープ損傷評価方法では、ボイラ配管を切断して配管断面で検査を行う必要があり、ボイラ配管の外側からの非破壊検査でも高い精度でクリープ損傷を検出できる技術が望まれている。

【0005】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、配管溶接部のクリープ損傷を非破壊検査により高精度で検出可能な超音波探傷子、超音波探傷装置及び超音波探傷方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の超音波探傷子は、第１配管及び第２配管との配管溶接部の超音波探傷子であって、前記配管溶接部に向けて超高周波超音波を発振する超音波振動子と、前記配管溶接部との接触面に配置され、前記配管溶接部に前記超高周波超音波を伝搬させる遅延材とを具備することを特徴とする。

【0007】

この超音波探傷子によれば、超音波振動子から発振された超高周波超音波を遅延材を介して減衰して配管溶接部の損傷部に送信するので、配管溶接部の表面での超高周波超音波の反射を低減できるので、ボイラ配管を破壊することなく、通常の超音波検査では検出が困難な損傷率が５０％〜７０％となるクリープ損傷中期から後期に至る初期の密集ボイドによるクリープ損傷の検出が可能となる。この結果、超音波探傷子は、高クロム鋼配管で重要となるクリープ損傷による漏洩及び噴破の防止可能となり、非破壊検査により早い段階で損傷を検出することが可能となる。

【0008】

本発明の超音波探傷子においては、前記超音波振動子は、前記配管溶接部に向けて超高周波超音波を発振して送信波として送信する送信用超音波振動子と、前記配管溶接部で反射された前記送信波を受信波として受信する受信用超音波振動子とを含むことが好ましい。この構成により、超音波探傷子は、送信と受信とを異なる超音波振動子で行うので、損傷部の検出精度が向上する。

【0009】

本発明の超音波探傷子においては、前記遅延材は、前記配管溶接部との接触面に対する所定の傾斜角度の第１傾斜面を有する第１遅延材と、前記第１遅延材の第１傾斜面に対する交差する傾斜角度の第２傾斜面を有する第２遅延材と、を含み、前記送信用超音波振動子は、前記第１遅延材の第１傾斜面に略直交する方向に前記送信波を送信し、前記受信用超音波振動子は、前記第２傾斜面に略直交する方向から前記受信波を受信することが好ましい。この構成により、超音波探傷子は、配管溶接部の表面における超高周波超音波の表面反射を低減することが可能となるので、配管溶接部における超音波探傷子の直下の領域の検査不可能領域を低減することが可能となる。

【0010】

本発明の超音波探傷子においては、前記超音波振動子は、前記配管溶接部に対する方向に向けて反った形状を有することが好ましい。この構成により、超音波振動子は、超高周波超音波が拡散されて配管溶接部に向けて送信されるので、開口合成処理の精度が向上する。

【0011】

本発明の超音波探傷子においては、前記遅延材が、樹脂材料からなることが好ましい。この構成により、遅延材の減衰率が小さくなるので、透過前後の超高周波超音波の高周波成分が保たれ、クリープ損傷の検出精度が向上する。

【0012】

本発明の超音波探傷子においては、前記遅延材が、石英ガラスからなることが好ましい。この構成により、遅延材の減衰率が小さくなるので、透過前後の超高周波超音波の高周波成分が保たれ、配管溶接部のクリープ損傷の中期から後期に至る損傷率が５０％以上７０％以下の初期の密集ボイドによるクリープ損傷の検出が可能となる。

【0013】

本発明の超音波探傷子においては、前記超高周波超音波の波長が、２０ＭＨｚ以上であることが好ましい。この構成により、超音波探傷子は、配管溶接部内に送信される超高周波超音波の分解能が向上するので、配管溶接部内の微小ボイドを検出でき、高い精度でクリープ損傷を検出することが可能となる。

【0014】

本発明の超音波探傷子においては、直径が５ｍｍ以下であることが好ましい。この構成により、超音波探傷子は、配管接合部の表面への追従性が良くなるので、検出精度が向上する。

【0015】

本発明の超音波探傷装置は、上記超音波探傷子と、前記超音波探傷子の所定方向に移動させる移動制御部と、前記超音波探傷子の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記超音波探傷子によって受信した受信信号を取得し、取得した前記受信信号に基づいて前記配管溶接部の損傷部を特定する信号処理部と、を具備し、前記信号処理部は、前記位置情報取得部によって取得された所定時間毎の前記超音波探傷子の位置情報及び前記所定時間毎に前記超音波探傷子から取得された前記受信信号に基づいて、前記配管溶接部の損傷部からの伝搬時間に応じて前記受信信号を揃えて合成する開口合成処理により、前記受信信号を増幅して前記損傷部を特定することを特徴とする。

【0016】

この超音波探傷装置によれば、超音波振動子から発振された超高周波超音波を遅延材を介して減衰して配管溶接部の損傷部に送信するので、配管溶接部の表面での超高周波超音波の反射を低減できるので、ボイラ配管を破壊することなく、通常の超音波検査では検出が困難な損傷率が５０％〜７０％となるクリープ損傷中期から後期に至る初期の密集ボイドによるクリープ損傷の検出が可能となる。しかも、信号処理部が損傷部からの伝搬時間に応じて受信信号を揃えて合成するので、超音波探傷子を小型化した場合であっても、高い分解能を得ることが可能となる。これらの結果、超音波探傷装置は、高クロム鋼配管で重要となるクリープ損傷による漏洩及び噴破の防止可能となり、非破壊検査により早い段階で損傷を検出することが可能となる。

【0017】

本発明の超音波探傷方法は、第１配管及び第２配管との配管溶接部を移動する上記超音波探傷子の所定時間毎の位置情報、及び前記所定時間毎に前記超音波探傷子で前記配管溶接部から受信した受信信号を取得するステップと、取得した前記位置情報及び前記受信信号に基づいて、前記配管溶接部の損傷部からの伝搬時間に応じて前記受信信号を揃えて合成する開口合成処理により、前記受信信号を増幅して前記損傷部を特定するステップとを含むことを特徴とする。

【0018】

この超音波探傷方法によれば、超音波探傷子によって受信した損傷部からの反射波の伝搬時間に応じて受信信号を揃えて合成するので、超音波探傷子を小型化した場合であっても、高い分解能を得ることが可能となる。これらの結果、超音波探傷方法は、高クロム鋼配管で重要となるクリープ損傷による漏洩及び噴破の防止可能となり、非破壊検査により早い段階で損傷を検出することが可能となる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、配管溶接部のクリープ損傷を非破壊検査により高精度で検出可能な超音波探傷子、超音波探傷装置及び超音波探傷方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷子の模式図である。

【図2】図２は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷子によるクリープ損傷の検出の一例を示す図である。

【図3】図３は、本発明の一実施の形態に係る超音波振動子の他の例を示す図である。

【図4A】図４Ａは、遅延材を透過前の広帯域の超高周波超音波の周波数と信号強度との関係を示す図である。

【図4B】図４Ｂは、遅延材を透過後の広帯域の超高周波超音波の周波数と信号強度との関係を示す図である。

【図5】図５は、狭帯域の超高周波超音波Ｕの周波数と信号強度との関係を示す図である。

【図6】図６は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷子の他の例を示す図である。

【図7】図７は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷装置の概略図である。

【図8】図８は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷装置の信号処理部における開口合成処理の原理説明図である。

【図9】図９は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷装置の信号処理部による開口合成処理の説明図である。

【図10】図１０は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷装置の信号処理部による開口合成処理の説明図である。

【図11】図１１は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷装置の信号処理部による開口合成処理の説明図である。

【図12】図１２は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷装置の信号処理部による開口合成処理の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は適宜組み合わせて実施可能である。また、各実施の形態において共通する構成要素には同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

【0022】

図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波探傷子１の一例を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係る超音波探傷子１は、検査対象となる火力発電用プラントのボイラ配管及び化学プラントの熱交換器用配管などにおける９Ｃｒ鋼や１２Ｃｒ鋼などの高クロム鋼第１配管Ａと第２配管Ｂとの配管溶接部Ｃにおけるクリープ損傷によるボイドの検出に用いられるものである。この超音波探傷子１は、配管溶接部Ｃに向けて超高周波超音波を発振する超音波振動子１１と、配管溶接部Ｃとの接触面１ａに配置され、配管溶接部Ｃに向けて超高周波超音波Ｕを伝搬させる遅延材１２とを具備する。

【0023】

図２は、超音波探傷子１によるクリープ損傷の検出の一例を示す図である。図２に示すように、超音波探傷子１は、接触面１ａを配管溶接部Ｃに直接接触させて移動させながら超高周波超音波Ｕを順次送信することにより、配管溶接部Ｃ内のクリープ損傷を検出する。この超音波探傷子１は、例えば、直径ｄが５ｍｍ以下である。このように、超音波探傷子１を小型化することにより、配管接合部Ｃの表面への追従性が良くなるので、検出精度が向上する。また、詳細については後述する超音波探傷子１を用いた配管溶接部Ｃからの受信信号の開口合成処理を容易に行うことも可能となる。

【0024】

超音波振動子１１は、遅延材１２上に配置され、超高周波超音波Ｕを発振して配管溶接部Ｃに向けて送信する。また、超音波振動子１１は、配管溶接部Ｃ内のボイドなどの損傷部Ｄによって反射された超高周波超音波Ｕを受信する。本実施の形態では、超音波振動子１１は、波長が２０ＭＨｚ以上の超高周波超音波を配管溶接部Ｃに向けて送信する。このように、短波長の超高周波超音波を用いることにより、配管溶接部Ｃ内に送信される超高周波超音波Ｕの分解能が向上するので、配管溶接部Ｃ内の微小ボイドを検出でき、高い精度でクリープ損傷を検出することが可能となる。なお、超高周波超音波Ｕの波長は、配管溶接部Ｃ内の微小ボイドが検出できればよく、必ずしも２０ＭＨｚ以上に制限されるものではない。

【0025】

図３は、本実施の形態に係る超音波振動子１の他の例を示す模式図である。図３に示すように、図３に示す超音波振動子１１Ａは、配管溶接部Ｃとの接触面１ａに対する方向に反った形状を有する。このように、超音波振動子１１Ａに曲率を持たせることにより、超高周波超音波Ｕが拡散されて配管溶接部Ｃに向けて送信されるので、詳細については後述する開口合成処理の精度が向上する。

【0026】

遅延材１２は、超音波振動子１１から送信された超高周波超音波Ｕを減衰して伝搬し、超音波探傷子１と配管溶接部Ｃとの接触面Ｃａで反射される反射波ＵＲを低減する。遅延材１２としては、接触面Ｃａにおける反射波ＵＲを低減できるものであれば特に制限はなく、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂及びポリエーテルアミド樹脂などの樹脂材料、石英ガラスなどの各種ガラスを用いることができる。これらの中でも、遅延材１２としては、減衰率が高く、超高周波超音波Ｕを適正な周波数に減衰できる観点から、石英ガラスが好ましい。石英ガラスを用いることにより、遅延材１２の透過前後の超高周波超音波Ｕの高周波成分が保たれるので、配管溶接部Ｃのクリープ損傷の中期から後期に至る損傷率が５０％以上７０％以下の初期の密集ボイドによるクリープ損傷の検出が可能となる。

【0027】

図４Ａは、遅延材１２を透過前の広帯域の超高周波超音波Ｕの周波数と信号強度との関係を示す図であり、図４Ｂは、遅延材１２を透過後の広帯域の超高周波超音波Ｕの周波数と信号強度との関係を示す図であり、図５は、狭帯域の超高周波超音波Ｕの周波数と信号強度との関係を示す図である。

【0028】

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、広帯域（例えば、周波数の７０％以上）の超高周波超音波Ｕは、遅延材１２内で減衰されて遅延材１２の透過前後で中心周波数が低周波数側にシフトする。このため、超音波振動子１１として発振する超高周波超音波Ｕの帯域幅が広い圧電素子を用いた場合には、超音波探傷子１から配管溶接部Ｃに向けて送信される超高周波超音波Ｕの中心周波数は、圧電素子から発振される超高周波超音波Ｕの中心周波数より低くなる。このため、超音波振動子１１としては、図５に示すように、発振される超高周波超音波Ｕが狭帯域（例えば、周波数の５０％以下）の圧電素子を用いることが好ましい。これにより、遅延材１２の透過前後での超高周波超音波Ｕの減衰に伴う中心周波数の低周波数へのシフトを防ぐことができるので、配管溶接部Ｃ内のボイドを効率良く検出することができる。このような圧電素子としては、例えば、ＰＺＴ（チタンジルコン酸鉛）及びＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などの高周波用のものが挙げられる。なお、超高周波超音波Ｕの圧電素子として広帯域の圧電素子を用いる場合には、圧電素子に共振周波数を高周波成分のみとする空芯コイルを接続してもよい。

【0029】

図６は、本実施の形態に係る超音波探傷子の他の例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態に係る超音波探傷子２は、配管接合部Ｃに向けて超高周波超音波Ｕを送信する送信部２Ａと、送信部２Ａから送信されて配管接合部Ｃの損傷部Ｄで反射された超高周波超音波Ｕの反射波ＵＲを受信する受信部２Ｂとを有する。

【0030】

送信部２Ａは、配管溶接部Ｃに向けて超高周波超音波Ｕを発振して送信波として送信する送信用超音波振動子２１Ａと、配管溶接部Ｃとの接触面１ａに対する所定の傾斜角度θ１の第１傾斜面２２Ａａを有する第１遅延材２２Ａと、を有する。送信用超音波振動子２１Ａ及び第１遅延材２２Ａとしては、上述した超音波振動子１１及び遅延材１２と同様のものを用いることができる。

【0031】

受信部２Ｂは、送信用超音波振動子２１Ａから送信され、配管溶接部Ｃで反射された送信波を受信波として受信する受信用超音波振動子２１Ｂと、配管溶接部Ｃとの接触面１ａに対する所定の傾斜角度θ２の第２傾斜面２２Ｂａを有する第２遅延材２２Ｂとを有する。第２傾斜面２２Ｂａは、第１遅延材２２Ａの第１傾斜面２２Ａａに対して交差する傾斜角度θ２を有する。受信用超音波振動子２１Ｂ及び第２遅延材２２Ｂとしては、上述した超音波振動子１１及び遅延材１２と同様のものを用いることができる。

【0032】

このように、送信用超音波振動子２１Ａから超高周波超音波Ｕを配管溶接部Ｃとの接触面１ａから斜めに配管溶接部Ｃに送信することにより、配管溶接部Ｃの表面における超高周波超音波Ｕの表面反射を低減することが可能となるので、配管溶接部Ｃにおける超音波探傷子２の直下の領域の検査不可能領域を低減することが可能となる。

【0033】

以上説明したように、上記実施の形態によれば、超音波振動子１１から発振された超高周波超音波Ｕを遅延材１２を介して減衰して配管溶接部Ｃの損傷部Ｄに送信する。これにより、超音波探傷子１は、水浸法を用いる場合と比較して配管溶接部Ｃの表面での超高周波超音波Ｕの反射を低減できるので、ボイラ配管を破壊することなく、通常の超音波検査では検出が困難な損傷率が５０％〜７０％となるクリープ損傷中期から後期に至る初期の密集ボイドによるクリープ損傷の検出が可能となる。この結果、高クロム鋼配管で重要となるクリープ損傷による漏洩及び噴破の防止可能となり、非破壊検査により早い段階で損傷を検出することが可能となる。

【0034】

次に、上記実施の形態に係る超音波探傷子１を備えた超音波探傷装置３０について説明する。図７は、本実施の形態に係る超音波探傷装置３０の概略図である。図７に示すように、超音波探傷装置３０は、リング状ガイドレール３１に接続された上記実施の形態に係る超音波探傷子１と、超音波探傷子１の位置情報を取得する位置情報取得部３２と、超音波探傷子１を所定方向に移動させる移動制御部３３と、超音波探傷子１によって受信された配管溶接部Ｃで反射された超高周波超音波Ｕの受信信号を取得し、取得した受信信号を信号処理して配管溶接部Ｃの損傷部Ｄを特定する信号処理部３４と、信号処理部３４で処理された結果に基づいて配管溶接部Ｃにおける損傷部Ｄの位置を表示する表示部３５とを備える。

【0035】

位置情報取得部３２は、超音波探傷子１の内部に設置された位置センサに基づいて超音波探傷子１の配管接続部Ｃにおける位置情報を取得する。また、位置情報取得部３２は、取得した超音波探傷子１の位置情報を移動制御部３３及び信号制御部３４に出力する。

【0036】

移動制御部３３は、位置情報取得部３２から入力された超音波探傷子１の位置情報に基づいて、超音波探傷子１の配管接続部Ｃにおける周方向及び径方向の移動量を算出し、算出した移動量に基づいて超音波探傷子１の移動を制御する。移動量制御部３３は、算出した超音波探傷子１の移動量に基づいて、リング状ガイドレール３１を介して超音波探傷子１の移動を制御する。

【0037】

信号処理部３４は、位置情報取得部３２によって取得された所定時間毎の超音波探傷子１の位置情報と、所定時間毎に超音波探傷子１から取得された受信信号とに基づいて、配管溶接部Ｃの損傷部Ｄからの伝搬時間に応じて受信信号を揃えて合成する開口合成処理により、受信信号を増幅して損傷部Ｄを特定する。

【0038】

図８は、信号処理部３４における開口合成処理の原理説明図である。図８に示すように、開口合成処理では、信号処理部３４は、超音波探傷子１が配管溶接部Ｃを移動しながら走査して得られた複数箇所の反射波ＵＲ_１ＵＲ_２・・・ＵＲ_ｉから算出された損傷部Ｄに基づく受信信号Ｓ_１Ｓ_２・・・Ｓ_ｉの位相を調整した後、合成処理することにより、損傷部Ｄに基づく信号が増幅された増幅信号Ｓを得る。これにより、超音波振動子の直径を小型化して超音波探傷子１を小型化した場合であっても、複数の超音波探傷子１の増幅信号Ｓを得ることにより、直径が大きな超音波振動子を備えた超音波探傷子１と同等の分解能を得ることが可能となる。

【0039】

次に、図９から図１２を参照して、信号処理部３４による開口合成処理について詳細に説明する。図９から図１２は、信号処理部３４による開口合成処理の説明図である。図９に示すように、まず、信号処理部３４は、超音波探傷子１の配管処理部Ｃの各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉにおける移動距離（Ｘ_１−Ｘ_ｉ）をそれぞれ算出する。次に、信号処理部３４は、各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉにおける超高周波超音波Ｕの反射源である損傷部Ｄとの間の超高周波超音波Ｕの伝搬時間ｔ_１ｔ_２・・・ｔ_ｉをそれぞれ算出する。

【0040】

図１０に示すように、次に、信号処理部３４は、測定開始地点から各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉまでの移動距離と、各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉから損傷部Ｄまでの伝搬時間ｔ_１ｔ_２・・・ｔ_ｉに基づいて、各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉから損傷部Ｄまでの伝搬時間ｔ_１ｔ_２・・・ｔ_ｉに応じてそれぞれ位相が異なる受信信号Ｓ_１Ｓ_２・・・Ｓ_ｉを算出する。

【0041】

図１１に示すように、次に、信号処理部３４は、相互に損傷部Ｄまでの信号強度の位相が異なる各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉにおける受信信号Ｓ_１Ｓ_２・・・Ｓ_ｉについて、伝搬時間ｔ_１ｔ_２・・・ｔ_ｉを所定時間ｔに変換して各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉにおける受信信号Ｓ_１Ｓ_２・・・Ｓ_ｉの位相を揃える。

【0042】

次に、信号処理部３４は、各地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉにおける受信信号Ｓ_１Ｓ_２・・・Ｓ_ｉを合成して所定地点Ｘｎの受信信号Ｓとする。これにより、図１２に示すように、地点Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｉでそれぞれ検出された受信信号Ｓ_１Ｓ_２・・・Ｓ_ｉに含まれる損傷部Ｄに基づく信号強度を増幅して分解能を向上させることが可能となる。

【0043】

開口合成処理における超音波探傷子１からの受信信号の採取間隔（ピッチ）は、配管溶接部Ｃに向けて送信する超高周波超音波Ｕの波長以下（例えば、超高周波超音波の波長が２０ＭＨｚの場合には、０．３ｍｍの移動毎）とすることが好ましい。これにより、開口合成処理における受信信号の合成処理時に１波長分のズレによる重ね合せの誤差（ゴーストエコー）を防ぐことが可能となる。

【符号の説明】

【0044】

１ 超音波探傷子
１１，１１Ａ，２１Ａ，２１Ｂ 超音波振動子
１２，２２Ａ，２２Ｂ 遅延材
３０ 超音波探傷装置
３１ リング状ガイドレール
３２ 位置情報取得部
３３ 移動制御部
３４ 信号処理部
３５ 表示部
Ａ 第１配管
Ｂ 第２配管
Ｃ 配管溶接部
Ｄ 損傷部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】