JP5907750B2 - 検査位置の検出方法、検査範囲確認方法、検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査位置の検出方法、検査範囲確認方法、検査方法及び検査装置に関するものである。特に、曲げ管部を有する検査対象管に対して渦電流探傷検査を実施したときに、計測信号の軸方向位置と検査対象管の軸方向位置とを精度よく対応づけるように工夫したものである。

加圧水型原子力発電プラントでは蒸気発生器が使用されている。蒸気発生器の内部には、図８に示すように、逆Ｕ字型の伝熱管１が多数本配置されている。図８では簡略的に示しているが、伝熱管１の配置本数は極めて多数（例えば数千本）であり、これら伝熱管１は鉛直方向に伸びる状態で配置されると共に、各伝熱管１の上端は逆Ｕ字型に湾曲している。
各伝熱管１の下側の両端は、管板２に形成された多数の孔に挿入され、それぞれ、管板２の下方に形成されている高温側水室（図示省略）と低温側水室（図示省略）に接続されている。

高さ方向に沿う複数箇所には、水平方向に広がった管支持板３が配置されている。多数の伝熱管１は、管支持板３に形成された孔を貫通して配置されている。

蒸気発生器を製造したときに行われる製造時検査や、実稼働を開始した後に定期的に行われる定期検査において、伝熱管１に欠陥（減肉やクラック等）が発生していないか否かの検査が行われる。
また、伝熱管１を製造したときに行われる検査においては、図９に示すように管支持板が取り付けられていない単体の伝熱管１に、欠陥が発生していないか否かの検査が行われる。
なお伝熱管１は、開口端から曲げ端Ｂ１，Ｂ２までの直管部１α，１αと、両曲げ端Ｂ１，Ｂ２間の曲げ管部１βとで構成されている。

伝熱管１の欠陥検査は渦電流探傷検査（ＥＣＴ：Eddy Current Testing）により行われる。つまり、渦電流探傷プローブを、伝熱管１内に挿入して伝熱管１の内部で移動させる走査をする。このように、渦電流探傷プローブを伝熱管１内で走査する際に、渦電流探傷プローブにより得られる計測信号を解析することにより、欠陥の検出をしている。

渦電流探傷プローブとしては、図１０〜図１２に示すようなものがある。
図１０に示すボビンコイル型の渦電流探傷プローブでは、プローブの外周を取り巻く形状のセンサＣを備えている。ボビンコイル型の渦電流探傷プローブの場合は、周方向に分布をもつ計測信号は得られない。

図１１に示すマルチセンサ型の渦電流探傷プローブでは、複数のセンサＣを周方向に沿い並べて備えている。センサの配置は、１列のものもあるし、周方向配置間隔をセンサ径より密にするために複数列に配置するものもある。図１１は、２列に配置した例である。
このようなマルチセンサ型の渦電流探傷プローブでは、例えば周方向に沿い１２個のセンサＣ１〜Ｃ１２を並べて配置している場合、各センサＣ１〜Ｃ１２により、個別に、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２が出力される。

図１２に示す回転型の渦電流探傷プローブでは、１つまたは複数個のセンサＣを備えるプローブが軸周りで回転しつつ軸方向に進行するため、伝熱管１の内部をセンサＣが螺旋状に移動していく。
このような回転型の渦電流探傷プローブでは、１つのセンサＣが伝熱管１の内部を螺旋状に移動していく。そこで、プローブの周方向に沿う一定間隔（均等間隔）ごとに例えば１２個の計測位置（周方向の計測位置）Ｒ１〜Ｒ１２を規定しておけば、センサＣにより出力される計測信号Ｓを線形補間演算することにより、計測位置Ｒ１〜Ｒ１２毎に軸方向の各位置での計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を求めて出力することができる。

実用新案登録第３０９６５０５号公報

上述した図１１及び図１２に示すような渦電流探傷プローブを用いて、図８に示すような蒸気発生器として組み立てられている伝熱管１や、図９に示すような単体の伝熱管１の欠陥検査をすることができる。
即ち、渦電流探傷検査をして得た計測信号Ｓを解析したときに、計測信号Ｓの中に、欠陥を示す信号変化（例えば信号値が局所的に変化し、その波形特徴が欠陥の波形特徴と整合する波形）が存在したときに、欠陥があると判定することができる。
このような検査においては、検査対象とする範囲をもれなく検査する必要がある。

渦電流探傷検査では、渦電流探傷プローブが一定速度で伝熱管１内を移動するように走査しており、また計測信号は時間経過に沿い出力される信号波形である。このため、渦電流探傷プローブが基準とする軸方向位置から伝熱管１内を一定速度で移動していった場合には、計測信号の開始時点が伝熱管１の基準位置に対応するとして、検査対象範囲を特定し、必要範囲の計測データを記録することができる。

しかし、何らかの理由で、伝熱管１の内部を移動する渦電流探傷プローブの移動速度が変化したり、一時的に移動が停止したりすることも考えられる。このような場合、計測信号は時間経過に沿い出力される信号波形であるため、等速走査を想定して計算する計測信号の軸方向位置は、実際のセンサの軸方向位置と一致しなくなる。
特に、曲げ管部１βの曲率半径が小さい伝熱管１では、曲げ管部１β内で、渦電流探傷プローブの走査速度の変化が大きいため、このような事態になる可能性が高くなる。

そこで、欠陥が伝熱管の軸方向のどの位置にあるかを正確に検出するため、特許文献１の実用新案登録第３０９６５０５号公報等では、探傷センサを軸方向に送る機構として、ねじ式の送り機構を採用し、ねじ式の送り機構の回転量と探傷センサの送り量を対応させることにより、探傷センサが伝熱管１のどの位置にあるかを把握するようにしている。
しかし、ねじ式の送り機構を使用するため装置構成が複雑になってしまうという問題がある。

また図８に示すように管支持板３が取り付けられている伝熱管１の場合には、計測信号Ｓには、図１３に示すような、管支持板３を示す信号変化Ｘが含まれるため、検査対象範囲の最も近い外側に位置する管支持板を示す信号変化が記録されるように計測データを記録することで、検査範囲を担保することが可能で、信号解析時には両側の最も近い外側に位置する管支持板の信号を確認することにより、検査範囲を満足する信号であることを確認することができる。
しかし、図９に示すような単体の伝熱管１では、管支持板３のような構造物がないため、構造物（管支持板３）の位置を基準にして、記録された計測データが検査範囲全体を含むかどうかを判断することができない。

特に、曲げ管部１βの曲率半径が小さい伝熱管１では、曲げ管部１βのみを対象として検査する場合があるが、上記のように渦電流探傷プローブが伝熱管１の軸方向のどの位置にあるかを正確に把握できない状態になることもあるので、曲げ管部１βの全体を検査することができたかどうかの確認ができないこともあった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、計測信号をもとに伝熱管の曲げ端の位置を検出し、検出した曲げ端の位置を基準にして、計測信号が伝熱管の軸方向のどの位置のものかを検出する、検査位置の検出方法、検査範囲確認方法、検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の検査位置の検出方法は、
プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力する渦電流探傷プローブを、
直管部と曲げ管部とからなる検査対象管に挿入し、前記検査対象管内を走査する検査において、
前記計測信号から、径方向で相対向する一対の計測位置ごとの計測信号の差の絶対値信号を求め、前記差の絶対値信号の周方向平均をとった平均信号を代表信号とし、
前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定し、
前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づけることを特徴とする。
また本発明の検査位置の検出方法は、
プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力する渦電流探傷プローブを、
直管部と曲げ管部とからなる検査対象管に挿入し、前記検査対象管内を走査する検査において、
前記各計測信号ごとに時間軸方向の平均値を求め、この平均値の絶対値が最大となる計測信号を代表信号とし、
前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定し、
前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づけることを特徴とする。

また本発明の検査位置の検出方法の構成は、
前記代表信号は、
各計測信号について、有意な信号要因やノイズを示す高周波成分を除去するフィルタ処理を前処理として適用し、
前記フィルタ処理をした各計測信号について前記代表信号を計算することを特徴とする。

また本発明の検査位置の検出方法の構成は、
前記曲げ管部を通過したときに前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定する方法は、
前記代表信号のうち、前記代表信号の値が一定値を超える区間の開始位置及び終了位置、または、前記代表信号の軸方向差分絶対値信号が一定値を超える区間の最大値を示す位置を候補位置として抽出し、候補位置のうち、２つの候補位置の組み合わせで最も曲げ管部の両端位置に適した組み合わせを選定して、曲げ管部を通過したときに生じる前記代表信号に生じる信号変化の開始位置と終了位置を決めることを特徴とする。

また本発明の検査範囲確認方法の構成は、
前記の検査位置の検出方法により検査範囲に含まれるべき、前記信号変化の開始位置または終了位置が求められない場合に、検査範囲が不足であると判断する。
または、前記の検査位置の検出方法により検出した、前記信号変化の開始位置または終了位置をもとに、指定された検査範囲が不足なく検査されているかどうかを確認することを特徴とする。

また本発明の検査方法の構成は、
前記の検査位置の検出方法を用いて、前記検査対象管を検査することを特徴とする。

また本発明の検査装置の構成は、
プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力すると共に、直管部と曲げ管部とからなる検査対象管内に挿入されて前記検査対象管内を走査する渦電流探傷プローブと、
前記計測信号から、径方向で相対向する一対の計測位置ごとの計測信号の差の絶対値信号を求め、前記差の絶対値信号の周方向平均をとった平均信号を代表信号として計算する代表信号計算手段と、
前記曲げ管部を通過したときに前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定する開始位置・終了位置特定手段と、
前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づける位置対応づけ手段と、
を有することを特徴とする。
また本発明の検査装置の構成は、
プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力すると共に、直管部と曲げ管部とからなる検査対象管内に挿入されて前記検査対象管内を走査する渦電流探傷プローブと、
前記各計測信号ごとに時間軸方向の平均値を求め、この平均値の絶対値が最大となる計測信号を代表信号として計算する代表信号計算手段と、
前記曲げ管部を通過したときに前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定する開始位置・終了位置特定手段と、
前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づける位置対応づけ手段と、
を有することを特徴とする。

また本発明の検査装置の構成は、
前記代表信号計算手段は、
各計測信号について、有意な信号要因やノイズを示す高周波成分を除去するフィルタ処理を前処理として適用し、
前記フィルタ処理をした各計測信号について代表信号を計算することを特徴とする。

また本発明の検査装置の構成は、
前記開始位置・終了位置特定手段は、
前記代表信号のうち、前記代表信号の値が一定値を超える区間の開始位置及び終了位置、または、前記代表信号の軸方向差分絶対値信号が一定値を超える区間の最大値を示す位置を候補位置として抽出し、候補位置のうち、２つの候補位置の組み合わせで最も曲げ管部の両端位置に適した組み合わせを選定して、曲げ管部を通過したときに生じる前記代表信号に生じる信号変化の開始位置と終了位置を決めることを特徴とする。

本発明によれば、伝熱管の軸方向に沿う方向に目印になる構造物がない状態で伝熱管を渦電流探傷検査した場合であっても、特別なプローブや複雑な機器を使用することなく、計測信号の位置と伝熱管の軸方向位置とを精度よく対応づけることができる。

マルチセンサ型の渦電流探傷プローブを示す側面図。 マルチセンサ型の渦電流探傷プローブを、スタビライザを省略して示す端面図。 マルチセンサ型の渦電流探傷プローブ及び計測信号解析装置を示す構成図。 伝熱管内を走査するマルチセンサ型の渦電流探傷プローブを示す構成図。 計測信号をマルチチャート表示した表示図。 実施例２の動作状態を示すフローチャート。 実施例２の信号処理演算状態を示す波形図。 組み立てられた伝熱管を示す構成図。 単体の伝熱管を示す構成図。 ボビンコイル型の渦電流探傷プローブを示す構成図。 マルチセンサ型の渦電流探傷プローブを示す構成図。 回転型の渦電流探傷プローブを示す構成図。 管支持板を示す信号変化を含む計測信号を示す波形図。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。

本発明の実施例１で用いるマルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０について、側面図である図１と、スタビライザを省略して示す端面図である図２を参照して先に説明する。

このマルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０では、円柱状のプローブ本体１１の周面に、例えば１２個のセンサＣ１〜Ｃ１２を備えている。センサＣ１〜Ｃ１２は周方向に沿い並んで等間隔に配置されている。
本例では例えば、プローブ本体１１の周方向に沿う一定間隔（均等間隔）ごとに例えば１２個の計測位置（周方向の計測位置）Ｒ１〜Ｒ１２を規定し、各計測位置Ｒ１〜Ｒ１２に個別にセンサＣ１〜Ｃ１２を配置している。このため、計測位置Ｒ１〜Ｒ１２毎に軸方向の各位置で検査したときの計測信号Ｓ１〜Ｓ１２が、センサＣ１〜Ｃ１２により出力される。

プローブ本体１１の両端面には、スタビライザ１２，１２が取り付けられている。スタビライザ１２，１２は、その中心軸がプローブ本体１１の中心軸に一致しており、その外径はプローブ本体１１の外径よりも大きく（大径）になっている。
スタビライザ１２，１２は、曲げ管部１βでの渦電流探傷プローブ１０の通過性を確保するため、柔軟性と弾性を有する材料で形成されており、ある規定値以上の大きい外力が加わると変形し、外力が加わった部分は径が小さくなるが、外力が無くなると再び元の形状に戻り径が元の寸法の径に戻るようになっている。

したがって、図１に示すように、直線状の伝熱管１（直管部１α）内に渦電流探傷プローブ１０が挿入されると、プローブ本体１１の中心軸は直線状の伝熱管１（直管部１α）の中心軸に一致した位置に占位し、各センサＣ１〜Ｃ１２と伝熱管１（直管部１α）の内周面との距離は、それぞれ等しくなる。
なお、図１において、１３は、渦電流探傷プローブ１０の信号線である。

図３に示すように、渦電流探傷プローブ１０の各センサＣ１〜Ｃ１２は、計測装置２５により励磁され、検出信号は計測装置２５により計測信号Ｓ１〜Ｓ１２として記録装置２６に記録される。計測信号解析装置２０は、記録装置２６から計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を読み込み、信号処理や信号表示装置２１への表示を行う。
表示方式は、色調図、鳥瞰図、マルチチャート、マルチリサージュなどのいずれかで表示される。また、各表示方式を切り替えて表示することもできる。

なおマルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０により出力される計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を表示する場合には、この渦電流探傷プローブ１０が伝熱管１の直管部１αに位置して各センサＣ１〜Ｃ１２と伝熱管１の内周面との距離が等しくなっている状態において、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の信号値を揃えて表示するように、信号値を調整している。

計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の信号変化は、センサ方式や探傷条件や校正条件などによって変化方向は異なるが、センサと伝熱管１の内周面との距離が近いときの信号変化方向と、センサと伝熱管１の内周面との距離が遠いときの信号変化方向とでは、変化方向が逆になる。

例えば、信号変化が信号振幅で表される場合には、センサと伝熱管１の内周面との距離が近いときの信号振幅の変化方向（例えば正方向に変化する）と、センサと伝熱管１の内周面との距離が遠いときの信号振幅の変化方向（例えば負方向に変化する）とでは、信号振幅の変化方向が逆になる。

また、信号変化が信号色で表される場合には、センサと伝熱管１の内周面との距離が近いときの信号色の変化方向（例えば赤色方向に変化する）と、センサと伝熱管１の内周面との距離が遠いときの信号色の変化方向（例えば青色方向に変化する）とでは、信号色の変化方向が逆になる。

上記の渦電流探傷プローブ１０により伝熱管１の検査をする場合には、渦電流プローブ１０を伝熱管１に挿入し、前記伝熱管１内を移動させて走査する。
このようにして渦電流探傷プローブ１０を、伝熱管１内で走査したときに得られた計測信号Ｓ１〜Ｓ１２が、計測信号解析装置２０の表示部２１に表示される。

この表示内容から、欠陥の有無を検査することができる。例えば、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２をマルチチャート表示した場合に、計測信号Ｓ４に欠陥を示す信号変化（例えば信号値が局所的に上昇する波形）が見られ、その波形特徴が欠陥の波形特徴に整合する場合に、検査した伝熱管１に欠陥があると検出することができる。

本実施例１では、渦電流探傷プローブ１０を伝熱管１内で移動走査させたときに得た計測信号Ｓの中で、センサＣ１〜Ｃ１２が伝熱管１の曲げ管部１β内を移動しているときに得られた信号領域を特定し、更に、計測信号Ｓの中で、センサＣ１〜Ｃ１２が伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２の位置にあるときの信号位置を特定する。

このようにして、計測信号Ｓの中で、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２に対応する信号位置を特定したら、この特定した信号位置を基準信号位置とする。そして、この基準信号位置と、欠陥を示す信号変化が発生した信号位置との位置関係から、伝熱管１の軸方向に関して欠陥が存在する位置を検出する。
また、計測信号Ｓの中で、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２に対応する２つの基準信号位置を検出することができたことをもって、検査対象としている曲げ管部１βの全範囲について渦電流探傷検査をしたことを確認する。

かかる実施例１の検出手法を以下、順に説明する。

図４は、マルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０が、伝熱管１内の直管部１αに位置しつつ移動している状態と、伝熱管１内の曲げ管部１βに位置しつつ移動している状態を同時に示したものである。
ここにおいて、各センサＣ１〜Ｃ１２と伝熱管１の内周面との距離を「リフトオフ」と称する。

センサＣ１〜Ｃ１２が伝熱管１内の直管部１αに位置しつつ移動している状態では、スタビライザ１２の機能により、渦電流探傷プローブ１０（プローブ本体１１）の中心軸は伝熱管１の中心軸に一致した位置に占位し、各センサＣ１〜Ｃ１２と伝熱管１の内周面との距離であるリフトオフは、ほぼ同じである。

一方、センサＣ１〜Ｃ１２が伝熱管１内の曲げ管部１βに位置しつつ移動している状態では、伝熱管１が曲がっているため、腹側（曲げ管部の内周側）に位置しているセンサのリフトオフＬ１は、背側（曲げ管部の外周側）に位置しているリフトオフＬ２とは異なる値となる。リフトオフＬ１とリフトオフＬ２の大小関係は、プローブの操作方式により異なり、たとえばプローブを引き抜く方式の場合はリフトオフＬ１がリフトオフＬ２より小さく、プローブを押し込む方式の場合はリフトオフＬ１がリフトオフＬ２より大きい、など、の場合があるが、一定の検査方式の場合、リフトオフＬ１とリフトオフＬ２のいずれが大きいかは一定に定まる。

図５は、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２間にある曲げ管部１βを含む区間を、マルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０を用いて検査したときに、各センサＣ１〜Ｃ１２により出力される計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を、計測信号解析装置２０の表示部２１にマルチチャート表示したものである。
なお、このようなマルチチャート表示をするに先立ち、センサＣ１〜Ｃ１２が伝熱管１の直管部１αに位置して各センサＣ１〜Ｃ１２と伝熱管１の内周面との距離が等しくなっている状態において、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の信号値が揃えて表示されるように、信号値の調整が予めされている。
また、マルチセンサ型の渦電流探傷プローブのセンサ配置が２列以上であるなど、全センサのプローブ軸方向での位置が同一でない場合は、あらかじめ時間軸を補正して、各センサが同一位置を通過したときの信号が同一の時間軸位置に表示されるように調整されている。

図５における計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の軸方向（時間軸方向）の位置は、伝熱管１の軸方向に沿う位置に相当し、図５における周方向の位置は、伝熱管１の周方向の位置に相当する。各コマごとの横軸は、計測信号値を示す。なお、渦電流探傷信号（計測信号）は複素数値であるが、図５はその実数部または虚数部のみを代表として表示している。

図５の例では、計測位置Ｒ８に位置するセンサＣ８から出力される計測信号Ｓ８は、その信号振幅が右側に変化してその振幅値が大きい。この検査方式での曲げ管部通過時の信号変化をあらかじめ確認しておき、例えば、腹側を通過したセンサの計測値が右側に変化すると確認されている場合に、このことを検査者が見ることにより、センサＣ８が、腹側（曲げ管部の内周側）に位置していると検出することができる。

更に、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の軸方向（時間軸方向）において、センサＣ８から出力された計測信号Ｓ８と、センサＣ２から出力された計測信号Ｓ２の、信号振幅が立ち上がった位置（腹側または背側の曲げ管部を通過した信号変化が開始した信号位置）を、一方の曲げ端Ｂ１に対応する基準信号位置ｂ１とする。
また、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の軸方向（時間軸方向）において、センサＣ８から出力された計測信号Ｓ８と、センサＣ２から出力された計測信号Ｓ２の、信号振幅が立ち下がった位置（腹側または背側の曲げ管部を通過した信号変化が終了した信号位置）を、他方の曲げ端Ｂ２に対応する基準信号位置ｂ２とする。

このようにして計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の軸方向（時間軸方向）において、一方の曲げ端Ｂ１に対応する基準信号位置ｂ１と、他方の曲げ端Ｂ２に対応する基準信号位置ｂ２を検出した場合において、センサＣ４から出力された計測信号Ｓ４に欠陥を示す波形が見られたときには、基準信号位置ｂ１，ｂ２と、欠陥を示す波形（信号変化）が発生した信号位置との位置関係から、伝熱管１の軸方向に関して欠陥が存在する位置を検出することができる。

また、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の中で、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２に対応する２つの基準信号位置ｂ１，ｂ２を検出することができたこと、即ち、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２のうち、伝熱管１の曲げ管部１βを走査したときに得られる信号領域（基準信号位置ｂ１と基準信号位置ｂ２間の信号）を特定することができることから、検査対象としている曲げ管部１βの全範囲について渦電流探傷検査をしたことを確認することができる。

このように実施例１では、図９に示すように伝熱管１の軸方向に沿う方向に目印になる構造物がない状態で渦電流探傷検査をした場合であっても、渦電流探傷プローブの速度変化が発生しやすい曲げ管部１βの探傷をしたときに、特別なプローブや複雑な機器を使用することなく、欠陥が、伝熱管１の軸方向のどの位置にあるかを特定することができる。

上記実施例１では、マルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０を用いた例を示したが、回転型の渦電流探傷プローブを採用することもできる。つまり、渦電流探傷プローブの周方向に沿う複数の計測位置ごとの計測信号が得られるタイプの渦電流探傷プローブであれば、検出手法が異なっていても使用することができる。
なお、計測位置の数、つまりマルチセンサ型の渦電流探傷プローブの場合には、周方向に並べる複数のセンサの数は、任意に増減してもよい。
また検査対象となる伝熱管は、Ｕ字型の伝熱管のみならず、スクエア型の伝熱管であってもよい。

また、上記実施例１では、検査範囲が曲げ管部全体を含む場合を示したが、直管部のみを検査対象とする場合、同様の方法で、曲げ管部の片側の曲げ端を示す信号を検出し、管端信号と、曲げ管部の片側の曲げ端を示す信号が計測されていることを確認することで、検査対象とする直管部全体が不足なく検査されていることを確認することもできる。

上記の実施例１では計測信号解析装置２０の表示部２１に表示された計測信号を、検査者が見て、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２の位置に対応する基準信号位置ｂ１，ｂ２を検出（特定）していた。
これに対して本実施例２では、計測信号解析装置２０が信号処理演算をして、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２の位置に対応する基準信号位置ｂ１，ｂ２を検出（特定）し、基準信号位置ｂ１，ｂ２と欠陥を示す波形（信号変化）が発生した信号位置との関係を基に、欠陥が伝熱管１の軸方向のどの位置にあるかを自動処理で検出するものである。

実施例２における計測信号解析装置２０での信号処理演算は、この計測信号解析装置２０に組み込まれているソフトウエア（プログラム）が、計測信号解析装置２０に組み込まれているハードウエアで処理されて、検出結果を求めるものである。

なお実施例２は、計測信号解析装置２０での信号処理演算の手法に特徴があり、使用する機器等は、基本的に実施例１と同じであるので、実施例１と同一機能を発揮する部分には同一符号を付し重複する説明は省略する。

実施例２では、図１，図２に示すマルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０を用い、この渦電流探傷プローブ１０を、伝熱管１内に挿入し、伝熱管内を移動させ走査をする。
この走査時に得られた計測信号Ｓ１〜Ｓ１２が、計測信号解析装置２０に入力される（図６のステップ１）。

計測信号解析装置２０は、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２に欠陥を示す信号波形が存在するか否かを検出する。

計測信号Ｓ１〜Ｓ１２は、渦電流探傷プローブ１０が伝熱管１内を走査する間に得られる信号であるが、計測信号記録範囲によっては、管端を通過した信号も記録される場合がある。管端信号は通常巨大な信号で判別は容易であり、以下の処理では管端信号を除く軸方向範囲の信号を対象とする。
伝熱管１の曲げ管部１βを通過する際に想定される速度変化範囲がわかっている場合は、速度変化が生じたとしても曲げ管部の全範囲が十分含まれる信号の軸方向範囲に限定して処理対象としてもよい。

なお、マルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０が伝熱管１の直管部１αに位置して各センサＣ１〜Ｃ１２と伝熱管１の内周面との距離が等しくなり、この状態のときに出力される計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の信号値が揃うように、信号値の調整が予め行なわれている。
また、マルチセンサ型の渦電流探傷プローブのセンサ配置が２列以上であるなど、全センサのプローブ軸方向での位置が同一でない場合は、あらかじめ時間軸を補正して、各センサが同一位置を通過したときの信号が同一の時間軸位置に表示されるように調整されている。
マルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０の代わりに、回転型の渦電流探傷プローブ（図１２参照）を用いる場合には、上記のような信号値の調整は必要ない。その代わりに、１つのセンサから得られたセンサ信号を、補間して、計測位置Ｒ１〜Ｒ１２毎に伝熱管１の軸方向の各位置での計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を求める。補間には線形補間などの一般的な補間方法が適用できる。

以下では、渦電流探傷プローブ１０が伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２間にある曲げ管部１βを含む区間を移動する間に得られる計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を、計測信号解析装置２０で信号処理演算する手順を説明する。

＜前処理：図６のステップ２＞
渦電流探傷プローブ１０が、伝熱管内を通過する間に得られる計測信号Ｓ１〜Ｓ１２（図７（ａ）に示す計測信号）を以降の信号処理対象とする。
この信号処理対象となった計測信号Ｓ１〜Ｓ１２に対して、必要に応じて、高周波成分を低減するフィルタを適用する。このフィルタとしては、ローパスフィルタ、平均値フィルタ、メディアンフィルタなどがある。高周波成分を低減するフィルタ処理を行うことにより、曲げ管部通過に起因する信号に比べ周波数が高い傷（欠陥）やノイズを示す成分が除去される。
図７（ｂ）は、フィルタ処理により高周波成分が低減された計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を示す。

＜代表信号の計算：図６のステップ３＞
前処理した計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の信号変化状態を代表的に示す代表信号Ｓ０を求める。

代表信号Ｓ０を求める第１の例を説明する。
第１の例では、周方向に設定した複数の計測位置のうち径方向で相対向する一対の計測位置ごとに、計測信号の差分の絶対値を示す信号を求める。
具体的には、図７（ｃ）に示すように、
・径方向で相対向する一対の計測位置Ｒ１，Ｒ７では、計測信号Ｓ１と計測信号Ｓ７の差分の絶対値を示す信号を、信号Ｓ１７とし、
・径方向で相対向する一対の計測位置Ｒ２，Ｒ８では、計測信号Ｓ２と計測信号Ｓ８の差分の絶対値を示す信号を、信号Ｓ２８とし、
・径方向で相対向する一対の計測位置Ｒ３，Ｒ９では、計測信号Ｓ３と計測信号Ｓ９の差分の絶対値を示す信号を、信号Ｓ３９とし、
・径方向で相対向する一対の計測位置Ｒ４，Ｒ１０では、計測信号Ｓ４と計測信号Ｓ１０の差分の絶対値を示す信号を、信号Ｓ４１０とし、
・径方向で相対向する一対の計測位置Ｒ５，Ｒ１１では、計測信号Ｓ５と計測信号Ｓ１１の差分の絶対値を示す信号を、信号Ｓ５１１とし、
・径方向で相対向する一対の計測位置Ｒ６，Ｒ１２では、計測信号Ｓ６と計測信号Ｓ１２の差分の絶対値を示す信号を、信号Ｓ６１２とする。

更に、信号Ｓ１７，Ｓ２８，Ｓ３９，Ｓ４１０，Ｓ５１１，Ｓ６１２の平均信号を代表信号Ｓ０（図７（ｄ）参照）とする。

代表信号Ｓ０を求める第２の例を説明する。
第２の例では、前処理した計測信号Ｓ１〜Ｓ１２のうち、各信号の時間軸方向の平均値の絶対値が最も大きいもの、例えば計測信号Ｓ９を代表信号Ｓ０とする。
第２の例の場合には、一般的には、伝熱管１の曲げ管部１βのうち腹側（曲げ管部１βの内周側）に位置しているセンサから出力される計測信号、または、伝熱管１の曲げ管部１βのうち背側（曲げ管部１βの外周側）に位置しているセンサから出力される計測信号のいずれかが、代表信号Ｓ０となる。

＜曲げ端の決定：図６のステップ４＞
代表信号Ｓ０を用いて、代表信号Ｓ０の信号位置のうち、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２に対応する、基準信号位置ｂ１，ｂ２を決定する。
基準信号位置ｂ１，ｂ２の決定手法としては次のような、いくつかの手法がある。

基準信号位置ｂ１，ｂ２を決定する第１の例では、代表信号Ｓ０が、予め決めた閾値を超える範囲の端を、曲げ端Ｂ１，Ｂ２に対応する基準信号位置ｂ１，ｂ２とする。

基準信号位置ｂ１，ｂ２を決定する第２の例では、代表信号Ｓ０の軸方向の一定幅の差分の絶対値ＳＤ（図７（e））が、予め決めた閾値を超える区間を抽出し、それぞれの区間でＳＤが最大値となる位置を候補位置とし、候補位置の組み合わせのうち、「最適な組み合わせ」を、曲げ端Ｂ，Ｂに対応する基準信号位置ｂ１，ｂ２とする。
最適な組み合わせ選択方法の例としては、
・候補位置間距離が、設計値にもっとも近い組み合わせを選択する、
・候補位置間距離が、最も長い組み合わせを選択する、
という例がある。

基準信号位置ｂ１，ｂ２を決定する第２の例で説明したＳＤを求める方法の代わりに、代表信号Ｓ０を低周波成分除去処理（ハイパスフィルタ、メディアンフィルタ信号減算、移動平均信号減算などのいずれか）をした信号の絶対値信号をＳＤとしてもよい。
これらの方法により計算されたＳＤは、代表信号Ｓ０の変化率が大きい（変化が急峻な）位置を検出するための信号である。

上述した方法で、複数の候補位置がピックアップできないなど、処理途中で不都合が生じる場合は計測信号が曲げ部全体を含んでいないと判断できる。
また、検出された基準信号位置ｂ１と基準信号位置ｂ２の時間差が、設計値による曲げ管部長さと設定されたプローブ走査速度と、曲げ管部通過時に許容される走査速度変化から推定される時間差の範囲外となる場合は、計測信号は曲げ管部全体を含んでいないか、または、曲げ管部通過時に許容される速度変化から逸脱した速度変化が生じた不良信号であると判断できる。

＜軸方向位置の検出：図６のステップ５＞
上述したようにして計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の軸方向（時間軸方向）において、一方の曲げ端Ｂ１に対応する基準信号位置ｂ１と、他方の曲げ端Ｂ２に対応する基準信号位置ｂ２を決定した場合において、例えばセンサＣ５から出力された計測信号Ｓ５に欠陥を示す波形が見られたときには、基準信号位置ｂ１，ｂ２と、計測信号Ｓ５のうち欠陥を示す波形（信号変化）が発生した信号位置との位置関係から、伝熱管１の軸方向に関して欠陥が存在する位置を検出する。

また、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２の中で、伝熱管１の曲げ端Ｂ１，Ｂ２に対応する２つの基準信号位置ｂ１，ｂ２を検出することができたこと、即ち、計測信号Ｓ１〜Ｓ１２のうち、伝熱管１の曲げ管部１βを走査したときに得られる信号領域（基準信号位置ｂ１と基準信号位置ｂ２間の信号）を特定することができることから、検査対象としている曲げ管部１βの全範囲について渦電流探傷検査をしたことを確認することができる。

また、検査範囲として、曲げ端部から一定の距離以上の範囲が指定されている場合は、基準信号位置ｂ１，ｂ２からの計測信号の範囲を確認することで、指定範囲が不足なく検査されていることを確認することができる。

このように実施例２では、計測信号解析装置２０が計測信号Ｓ１〜Ｓ１２を信号処理演算することにより、図９に示すように伝熱管１の軸方向に沿う方向に目印になる構造物がない状態で渦電流探傷検査をした場合であっても、渦電流探傷プローブの速度変化が発生しやすい曲げ管部１βの探傷をしたときに、特別なプローブや複雑な機器を使用することなく、欠陥が、伝熱管１の軸方向のどの位置にあるかを精度よく特定することができる。

上記実施例２では、マルチセンサ型の渦電流探傷プローブ１０を用いた例を示したが、回転型の渦電流探傷プローブを採用することもできる。つまり、渦電流探傷プローブの周方向に沿う複数の計測位置ごとの計測信号が得られるタイプの渦電流探傷プローブであれば、検出手法が異なっていても使用することができる。
なお、計測位置の数、つまりマルチセンサ型の渦電流探傷プローブの場合には、周方向に並べる複数のセンサの数は、任意に増減してもよい。
また検査対象となる伝熱管は、Ｕ字型の伝熱管のみならず、スクエア型の伝熱管であってもよい。

１ 伝熱管
１α 直管部
１β 曲げ管部
２ 管板
３ 管支持板
１０ 渦電流探傷プローブ
１１ プローブ本体
１２ スタビライザ
１３ 信号線
２０ 計測信号解析装置
２１ 表示部
２５ 計測装置
２６ 記録装置
Ｂ１，Ｂ２ 曲げ端
Ｃ１〜Ｃ１２ センサ
Ｓ１〜Ｓ１２ 計測信号
Ｓ０ 代表信号
ＳＤ 代表信号の差分絶対値信号
Ｒ１〜Ｒ１２ 計測位置

Claims (11)

1. プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力する渦電流探傷プローブを、
   直管部と曲げ管部とからなる検査対象管に挿入し、前記検査対象管内を走査する検査において、
   前記計測信号から、径方向で相対向する一対の計測位置ごとの計測信号の差の絶対値信号を求め、前記差の絶対値信号の周方向平均をとった平均信号を代表信号とし、
   前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定し、
   前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づけることを特徴とする検査位置の検出方法。
2. プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力する渦電流探傷プローブを、
   直管部と曲げ管部とからなる検査対象管に挿入し、前記検査対象管内を走査する検査において、
   前記各計測信号ごとに時間軸方向の平均値を求め、この平均値の絶対値が最大となる計測信号を代表信号とし、
   前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定し、
   前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づけることを特徴とする検査位置の検出方法。
3. 前記代表信号は、
   各計測信号について、有意な信号要因やノイズを示す高周波成分を除去するフィルタ処理を前処理として適用し、
   前記フィルタ処理をした各計測信号について前記代表信号を計算することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査位置の検出方法。
4. 前記曲げ管部を通過したときに前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定する方法は、
   前記代表信号のうち、前記代表信号の値が一定値を超える区間の開始位置及び終了位置、または、前記代表信号の軸方向差分絶対値信号が一定値を超える区間の最大値を示す位置を候補位置として抽出し、候補位置のうち、２つの候補位置の組み合わせで最も曲げ管部の両端位置に適した組み合わせを選定して、曲げ管部を通過したときに生じる前記代表信号に生じる信号変化の開始位置と終了位置を決めることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査位置の検出方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項の検査位置の検出方法により検査範囲に含まれるべき、前記信号変化の開始位置または終了位置が求められない場合に、検査範囲が不足であると判断することを特徴とする検査範囲確認方法。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項の検査位置の検出方法により検出した、前記信号変化の開始位置または終了位置および請求項５に記載の検査範囲確認方法をもとに、指定された検査範囲が不足なく検査されているかどうかを確認することを特徴とする検査範囲確認方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項の検査位置の検出方法もしくは検査範囲確認方法を用いて、前記検査対象管を検査することを特徴とする検査方法。
8. プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力すると共に、直管部と曲げ管部とからなる検査対象管内に挿入されて前記検査対象管内を走査する渦電流探傷プローブと、
   前記計測信号から、径方向で相対向する一対の計測位置ごとの計測信号の差の絶対値信号を求め、前記差の絶対値信号の周方向平均をとった平均信号を代表信号として計算する代表信号計算手段と、
   前記曲げ管部を通過したときに前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定する開始位置・終了位置特定手段と、
   前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づける位置対応づけ手段と、
   を有することを特徴とする検査装置。
9. プローブ本体と、前記プローブ本体の周面に備えられたセンサを有し、前記プローブ本体の周方向に沿う複数箇所に規定した計測位置毎に、それぞれ計測信号を出力すると共に、直管部と曲げ管部とからなる検査対象管内に挿入されて前記検査対象管内を走査する渦電流探傷プローブと、
   前記各計測信号ごとに時間軸方向の平均値を求め、この平均値の絶対値が最大となる計測信号を代表信号として計算する代表信号計算手段と、
   前記曲げ管部を通過したときに前記代表信号に生じる信号変化の開始位置または終了位置を特定する開始位置・終了位置特定手段と、
   前記信号変化の開始位置または終了位置を、前記検査対象管の曲げ端の位置と対応づけることにより計測信号の位置と検査対象管の軸方向位置とを対応づける位置対応づけ手段と、
   を有することを特徴とする検査装置。
10. 前記代表信号計算手段は、
    各計測信号について、有意な信号要因やノイズを示す高周波成分を除去するフィルタ処理を前処理として適用し、
    前記フィルタ処理をした各計測信号について代表信号を計算することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の検査装置。
11. 前記開始位置・終了位置特定手段は、
    前記代表信号のうち、前記代表信号の値が一定値を超える区間の開始位置及び終了位置、または、前記代表信号の軸方向差分絶対値信号が一定値を超える区間の最大値を示す位置を候補位置として抽出し、候補位置のうち、２つの候補位置の組み合わせで最も曲げ管部の両端位置に適した組み合わせを選定して、曲げ管部を通過したときに生じる前記代表信号に生じる信号変化の開始位置と終了位置を決めることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の検査装置。

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