JP6912899B2 - Film thickness measurement method and film thickness measurement device - Google Patents
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Description
本開示は、配管の内面に形成されているスケールの膜厚を、配管の内部に配置される探触子によって計測するための膜厚計測方法、及び、膜厚計測装置に関する。 The present disclosure relates to a film thickness measuring method for measuring the film thickness of a scale formed on the inner surface of a pipe by a probe arranged inside the pipe, and a film thickness measuring device.
例えば、火力発電所に設置される陸用ボイラの配管は、その配管の内面が経年使用により水蒸気酸化され、その配管の内面に水蒸気酸化スケール(以降では、スケールと記載する)が形成される場合がある。このスケールの膜厚が大きくなると、配管の伝熱の阻害、配管の異常な温度勾配発生、及び圧損増大等を引き起こしてしまう場合がある。このため、スケールの膜厚を計測する必要がある。 For example, in the piping of a land boiler installed in a thermal power plant, the inner surface of the piping is steam-oxidized by aged use, and a steam oxidation scale (hereinafter referred to as scale) is formed on the inner surface of the piping. There is. If the film thickness of this scale is increased, heat transfer of the pipe may be hindered, an abnormal temperature gradient may be generated in the pipe, and pressure loss may be increased. Therefore, it is necessary to measure the film thickness of the scale.
スケールの膜厚を計測する方法として、例えば、特許文献1には、配管の外部から探触子を配管の外面に当てて超音波を発信し、配管とスケールの境界(配管の内面)で反射される境界面エコーとスケールの表面で反射される表面エコーとを受信する時間差からスケールの膜厚を算出する技術が開示されている。 As a method of measuring the film thickness of the scale, for example, in Patent Document 1, a probe is applied to the outer surface of the pipe from the outside of the pipe to emit ultrasonic waves, which are reflected at the boundary between the pipe and the scale (inner surface of the pipe). A technique for calculating the scale film thickness from the time difference between receiving the boundary surface echo to be performed and the surface echo reflected from the surface of the scale is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載されているスケールの膜厚を計測する方法では、配管の外面に探触子を当てるので、配管の外面に形成されている外面スケールを除去するような前処理を行なう必要がある。このため、スケールの膜厚を配管の外面に沿って連続的に計測することが困難である。また、配管には付着金物や交差部が存在するので、配管の外面に探触子を当てることが困難な場合もある。 However, in the method of measuring the film thickness of the scale described in Patent Document 1, since the probe is applied to the outer surface of the pipe, a pretreatment for removing the outer surface scale formed on the outer surface of the pipe is performed. There is a need. Therefore, it is difficult to continuously measure the film thickness of the scale along the outer surface of the pipe. In addition, it may be difficult to hit the probe on the outer surface of the pipe because of the presence of metal fittings and intersections in the pipe.
また、本発明者らの知見によれば、特許文献1に記載されているスケールの膜厚を計測する方法では、スケールの膜厚が薄くなると境界面エコーと表面エコーとを受信する時間差が小さくなるため、境界面エコーと表面エコーとを分離することが困難となり、スケールの膜厚を算出できない場合があることが判明している。 Further, according to the findings of the present inventors, in the method of measuring the film thickness of the scale described in Patent Document 1, when the film thickness of the scale becomes thin, the time difference between the boundary surface echo and the surface echo becomes small. Therefore, it is difficult to separate the interface echo and the surface echo, and it has been found that the film thickness of the scale may not be calculated.
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は上述の課題に鑑みなされたものであり、配管の内面に形成されているスケールの膜厚を配管の内部から連続的に計測可能な膜厚計測方法、及び膜厚計測装置を提供することを目的とする。 At least some embodiments of the present invention have been made in view of the above-mentioned problems, and a film thickness measuring method capable of continuously measuring the film thickness of the scale formed on the inner surface of the pipe from the inside of the pipe, and a film thickness measuring method. An object of the present invention is to provide a film thickness measuring device.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る膜厚計測方法は、配管の内面に形成されているスケールの膜厚を、前記配管の内部に配置される探触子によって計測するための膜厚計測方法であって、前記探触子によって前記配管の前記内部から前記配管の前記内面に向かって超音波を発信する超音波発信ステップと、前記スケールの表面に入射した前記超音波が前記配管の外面で反射された第1底面エコーであって、前記配管の前記外面から前記スケールの前記表面までをn回(ただし、nは1以上の自然数)繰り返し往復する第1伝播経路を伝播する第1底面エコー、を前記探触子によって受信する第1底面エコー受信ステップと、前記スケールの前記表面に入射した前記超音波が前記配管の前記外面で反射された第2底面エコーであって、前記配管の前記外面から前記配管の前記内面までを少なくとも1回往復するとともに、前記第2底面エコーを前記配管の前記外面で前記n回反射する第2伝播経路を伝播する第2底面エコー、を前記探触子によって受信する第2底面エコー受信ステップと、前記第1底面エコー受信ステップにおいて前記探触子によって前記第1底面エコーを受信した第1伝播時間と前記第2底面エコー受信ステップにおいて前記探触子によって前記第2底面エコーを受信した第2伝播時間との差分に基づいて、前記スケールの前記膜厚を算出する膜厚算出ステップと、を備える。 (1) The film thickness measuring method according to at least one embodiment of the present invention is a film thickness for measuring the film thickness of the scale formed on the inner surface of the pipe by a probe arranged inside the pipe. In the measurement method, an ultrasonic transmission step of transmitting ultrasonic waves from the inside of the pipe to the inner surface of the pipe by the probe and the ultrasonic waves incident on the surface of the scale of the pipe are used in the pipe. A first bottom surface echo reflected on the outer surface, which propagates through a first propagation path that repeatedly reciprocates from the outer surface of the pipe to the surface of the scale n times (where n is a natural number of 1 or more). The bottom surface echo is a first bottom surface echo receiving step in which the bottom surface echo is received by the probe, and a second bottom surface echo in which the ultrasonic waves incident on the surface of the scale are reflected by the outer surface of the pipe. The search for a second bottom surface echo that propagates through a second propagation path that reciprocates from the outer surface of the pipe to the inner surface of the pipe at least once and reflects the second bottom surface echo n times on the outer surface of the pipe. The second bottom surface echo receiving step received by the tentacle, the first propagation time when the first bottom surface echo was received by the probe in the first bottom surface echo receiving step, and the probe in the second bottom surface echo receiving step. It includes a film thickness calculation step of calculating the film thickness of the scale based on the difference from the second propagation time when the second bottom surface echo is received by the child.
上記(1)の方法によれば、配管の内部に配置される探触子によって、配管の内面に形成されているスケールの膜厚を計測する。このため、配管の外面に形成されている外面スケールを除去するような前処理を行なう必要はなく、連続的にスケールの膜厚を計測することができる。また、配管の外面に探触子を当てることが困難な付着金物や交差部のような箇所であっても、その配管の内部に探触子が配置されるので、スケールの膜厚を計測することができる。 According to the method (1) above, the film thickness of the scale formed on the inner surface of the pipe is measured by the probe arranged inside the pipe. Therefore, it is not necessary to perform pretreatment such as removing the outer surface scale formed on the outer surface of the pipe, and the film thickness of the scale can be continuously measured. In addition, even in places such as attached hardware or intersections where it is difficult to hit the probe on the outer surface of the pipe, the probe is placed inside the pipe, so the film thickness of the scale is measured. be able to.
また、上記(1)の方法によれば、第1底面エコー受信ステップでは第1伝播経路を伝播する第1底面エコーを受信し、第2底面エコー受信ステップでは第2伝播経路を伝播する第2底面エコーを受信する。そして、この第1伝播経路は配管の外面からスケールの表面までをn回繰り返し往復する経路であり、この第2伝播経路は配管の外面から配管の内面までを少なくとも1回往復するとともに、第2底面エコーを配管の外面でn回反射する経路である。このため、第1伝播経路は、配管の内面からスケールの表面までの長さ(スケールの膜厚の大きさ)に対応するように、第2伝播経路より長くなる。このため、第1底面エコーを受信した第1伝播時間と第2底面エコーを受信した第2伝播時間との差分に基づいて、スケールの膜厚を算出することができる。 Further, according to the method (1) above, the first bottom surface echo receiving step receives the first bottom surface echo propagating in the first propagation path, and the second bottom surface echo receiving step receives the second bottom surface echo propagating in the second propagation path. Receive bottom echo. The first propagation path reciprocates n times repeatedly from the outer surface of the pipe to the surface of the scale, and this second propagation path reciprocates at least once from the outer surface of the pipe to the inner surface of the pipe and the second. This is a path that reflects the bottom echo n times on the outer surface of the pipe. Therefore, the first propagation path is longer than the second propagation path so as to correspond to the length from the inner surface of the pipe to the surface of the scale (the size of the film thickness of the scale). Therefore, the film thickness of the scale can be calculated based on the difference between the first propagation time when the first bottom surface echo is received and the second propagation time when the second bottom surface echo is received.
第1底面エコー及び第2底面エコーのそれぞれは、受信開始の直後には大きな振幅を有し、受信完了に向かうにつれてその振幅が徐々に小さくなる。また、第1底面エコーの振幅は第2底面エコーの振幅より大きい。上記(1)の方法によれば、第1伝播経路は第2伝播経路より長いので、第1底面エコーは第2底面エコーの後に受信が開始される。このため、探触子が第2底面エコーを受信している間に第1底面エコーの受信を開始しても、第1底面エコーと第2底面エコーとを分離することが容易となる。よって、配管の内面に薄い膜厚を有するスケールが形成されていても、分離が容易な第1底面エコーと第2底面エコーとによって、そのスケールの膜厚を算出することができる。 Each of the first bottom surface echo and the second bottom surface echo has a large amplitude immediately after the start of reception, and the amplitude gradually decreases toward the completion of reception. Further, the amplitude of the first bottom surface echo is larger than the amplitude of the second bottom surface echo. According to the method (1) above, since the first propagation path is longer than the second propagation path, reception of the first bottom surface echo is started after the second bottom surface echo. Therefore, even if reception of the first bottom surface echo is started while the probe is receiving the second bottom surface echo, it becomes easy to separate the first bottom surface echo and the second bottom surface echo. Therefore, even if a scale having a thin film thickness is formed on the inner surface of the pipe, the film thickness of the scale can be calculated by the first bottom surface echo and the second bottom surface echo that can be easily separated.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載の一方法において、前記超音波発信ステップの前に、前記配管の前記内部を水で満たす水浸ステップをさらに備える。 (2) In some embodiments, in one method described in (1) above, a water immersion step of filling the inside of the pipe with water is further provided before the ultrasonic wave transmission step.
探触子と試験体との間に水が満たされてから超音波を発信・受信すると、試験体の表面の粗さによるエコーの検出精度に与える影響が小さくなることが知られている。上記(2)の方法によれば、探触子と配管との間は水で満たされる。このため、探触子と配管との間に水が満たされていない場合と比較して、スケールの膜厚を容易に計測することができる。 It is known that if ultrasonic waves are transmitted and received after the probe and the test piece are filled with water, the influence of the surface roughness of the test piece on the echo detection accuracy is reduced. According to the method (2) above, the space between the probe and the pipe is filled with water. Therefore, the film thickness of the scale can be easily measured as compared with the case where the space between the probe and the pipe is not filled with water.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載の一方法において、前記探触子を支持する本体部に対して、前記探触子を前記本体部の径方向に沿って移動させる径方向移動ステップをさらに備える。 (3) In some embodiments, in the method described in (1) or (2) above, the probe is placed in the radial direction of the main body with respect to the main body supporting the probe. Further provided with a radial movement step to move along.
上記(3)の方法によれば、探触子は、探触子から配管の内面までの径方向の長さを変えて、配管の内面に対して超音波を発信・受信することができる。このため、探触子から配管の内面までの径方向の長さを最適にして(探触子が受信する第1底面エコー及び第2底面エコーの分離性が最適となる、探触子から配管の内面までの径方向の長さ)、スケールの膜厚を計測することができる。 According to the method (3) above, the probe can transmit and receive ultrasonic waves to the inner surface of the pipe by changing the radial length from the probe to the inner surface of the pipe. Therefore, the length from the probe to the inner surface of the pipe is optimized (the separability of the first bottom surface echo and the second bottom surface echo received by the probe is optimized, and the pipe from the probe is optimized. The radial length to the inner surface of the scale) and the film thickness of the scale can be measured.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)から(3)の何れかに記載の一方法において、前記膜厚算出ステップによって算出される前記スケールの前記膜厚に基づいて、前記配管の肉厚を算出する肉厚算出ステップをさらに備える。 (4) In some embodiments, in one of the methods (1) to (3) above, the pipe is constructed based on the film thickness of the scale calculated by the film thickness calculation step. A wall thickness calculation step for calculating the wall thickness is further provided.
上記(4)の方法によれば、配管の内面に形成されているスケールの膜厚とその配管の肉厚を同時に算出することができる。 According to the method (4) above, the film thickness of the scale formed on the inner surface of the pipe and the wall thickness of the pipe can be calculated at the same time.
(5)本発明の少なくとも一実施形態に係る膜厚計測装置は、配管の内面に形成されているスケールの膜厚を、前記配管の内部から計測するための膜厚計測装置であって、前記配管の前記内部から前記配管の前記内面に向かって超音波を発信可能に構成され、且つ、前記探触子から発信され、前記スケールの表面に入射した前記超音波が前記配管の外面で反射された第1底面エコーであって、前記配管の前記外面から前記スケールの前記表面までをn回(ただし、nは1以上の自然数)繰り返し往復する第1伝播経路を伝播する第1底面エコー、及び前記探触子から発信され、前記スケールの前記表面に入射した前記超音波が前記配管の前記外面で反射された第2底面エコーであって、前記配管の前記外面から前記配管の前記内面までを少なくとも1回往復するとともに、前記配管の前記外面で前記第2底面エコーを前記n回反射する第2伝播経路を伝播する第2底面エコー、を受信可能に構成された探触子、を有する膜厚センサと、前記探触子によって前記第1底面エコーを受信した第1伝播時間と前記探触子によって前記第2底面エコーを受信した第2伝播時間との差分に基づいて、前記スケールの前記膜厚を算出する膜厚算出処理を実行可能なコントローラと、を備える。 (5) The film thickness measuring device according to at least one embodiment of the present invention is a film thickness measuring device for measuring the film thickness of the scale formed on the inner surface of the pipe from the inside of the pipe. The ultrasonic waves are configured to be able to be transmitted from the inside of the pipe toward the inner surface of the pipe, and the ultrasonic waves transmitted from the probe and incident on the surface of the scale are reflected by the outer surface of the pipe. The first bottom surface echo is a first bottom surface echo that propagates through a first propagation path that repeatedly reciprocates from the outer surface of the pipe to the surface of the scale n times (where n is a natural number of 1 or more). A second bottom surface echo in which the ultrasonic waves transmitted from the probe and incident on the surface of the scale are reflected on the outer surface of the pipe, from the outer surface of the pipe to the inner surface of the pipe. A film having a probe that reciprocates at least once and is configured to receive a second bottom surface echo that propagates on a second bottom surface echo that reflects the second bottom surface echo n times on the outer surface of the pipe. The scale is based on the difference between the thickness sensor and the first propagation time when the first bottom surface echo is received by the probe and the second propagation time when the second bottom surface echo is received by the probe. A controller capable of executing a film thickness calculation process for calculating the film thickness is provided.
上記(5)の構成によれば、配管の内部に配置される探触子によって、配管の内面に形成されているスケールの膜厚を計測する。このため、配管の外面に形成されている外面スケールを除去するような前処理を行なう必要はなく、スケールの膜厚を計測することができる。また、配管の外面に探触子を当てることが困難な付着金物や交差部のような箇所であっても、その配管の内部に探触子が配置されるので、スケールの膜厚を容易に計測することができる。 According to the configuration of (5) above, the film thickness of the scale formed on the inner surface of the pipe is measured by the probe arranged inside the pipe. Therefore, it is not necessary to perform a pretreatment such as removing the outer surface scale formed on the outer surface of the pipe, and the film thickness of the scale can be measured. In addition, even in places such as attached hardware or intersections where it is difficult to apply the probe to the outer surface of the pipe, the probe is placed inside the pipe, so the film thickness of the scale can be easily increased. Can be measured.
また、上記(5)の構成によれば、膜厚センサは、第1伝播経路を伝播する第1底面エコー、及び、第2伝播経路を伝播する第2底面エコーを受信可能に構成された探触子を有する。そして、この第1伝播経路は配管の外面からスケールの表面までをn回繰り返し往復する経路であり、この第2伝播経路は配管の外面から配管の内面までを少なくとも1回往復するとともに、第2底面エコーを配管の外面でn回反射する経路である。このため、第1伝播経路は、配管の内面からスケールの表面までの長さに対応するように、第2伝播経路より長くなる。このため、コントローラは、第1底面エコーを受信した第1伝播時間と第2底面エコーを受信した第2伝播時間との差分に基づいて、スケールの膜厚を算出することができる。 Further, according to the configuration of (5) above, the film thickness sensor is configured to be able to receive the first bottom surface echo propagating in the first propagation path and the second bottom surface echo propagating in the second propagation path. Has a tentacle. The first propagation path reciprocates n times repeatedly from the outer surface of the pipe to the surface of the scale, and this second propagation path reciprocates at least once from the outer surface of the pipe to the inner surface of the pipe and the second. This is a path that reflects the bottom echo n times on the outer surface of the pipe. Therefore, the first propagation path is longer than the second propagation path so as to correspond to the length from the inner surface of the pipe to the surface of the scale. Therefore, the controller can calculate the film thickness of the scale based on the difference between the first propagation time when the first bottom surface echo is received and the second propagation time when the second bottom surface echo is received.
第1底面エコー及び第2底面エコーのそれぞれは、受信開始の直後に最大のピークを有し、受信完了に向かうにつれてピークが徐々に小さくなる。また、第1底面エコーのピークは第2底面エコーのピークより大きい。上記(5)の構成によれば、第1伝播経路は第2伝播経路より長いので、第1底面エコーは第2底面エコーの後に受信が開始される。このため、探触子が第2底面エコーを受信している間に、第1底面エコーの受信を開始しても、第1底面エコーと第2底面エコーとを分離することが容易となる。よって、コントローラは、配管の内面に薄い膜厚を有するスケールが形成されていても、分離が容易な第1底面エコーと第2底面エコーとによって、そのスケールの膜厚を算出することができる。 Each of the first bottom surface echo and the second bottom surface echo has a maximum peak immediately after the start of reception, and the peak gradually decreases toward the completion of reception. Further, the peak of the first bottom surface echo is larger than the peak of the second bottom surface echo. According to the configuration of (5) above, since the first propagation path is longer than the second propagation path, the reception of the first bottom surface echo is started after the second bottom surface echo. Therefore, even if the receiver starts receiving the first bottom surface echo while the probe is receiving the second bottom surface echo, it is easy to separate the first bottom surface echo and the second bottom surface echo. Therefore, even if a scale having a thin film thickness is formed on the inner surface of the pipe, the controller can calculate the film thickness of the scale by the first bottom surface echo and the second bottom surface echo that can be easily separated.
(6)幾つかの実施形態では、上記(5)に記載の一構成において、前記膜厚センサは、前記探触子を支持する本体部をさらに有し、前記膜厚センサは、前記本体部の周方向に沿って配列される複数の前記探触子からなる第1列探触子群と、前記本体部の周方向に沿って配列される複数の前記探触子からなる第2列探触子群であって、前記第1列探触子群と隣接する第2探触子群と、を含み、前記第1列探触子群の前記探触子と、前記第2列探触子群の前記探触子とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。 (6) In some embodiments, in the configuration described in (5) above, the film thickness sensor further has a main body portion that supports the probe, and the film thickness sensor is the main body portion. A first-row probe group consisting of a plurality of the probes arranged along the circumferential direction of the main body, and a second-row probe consisting of a plurality of the probes arranged along the circumferential direction of the main body. A group of tentacles, including the first row probe group and a second probe group adjacent to the first row probe group, the probe of the first row probe group, and the second row probe. The probes of the child group are arranged so as to be offset from each other in the circumferential direction.
上記(6)の構成によれば、第1列探触子群の探触子と、第2列探触子群の探触子とは、互いに周方向においてずらされて(例えば、千鳥状に)配列されている。このため、本体部を周方向と直交する方向(軸方向)に移動させることで、第1列探触子群の探触子では超音波を発信・受信することができない配管の内面の範囲に対して、第2列探触子群の探触子によって超音波を発信・受信することができる。よって、膜厚計測装置は、配管の内面の全周に亘ってスケールの膜厚を計測することができる。 According to the configuration of (6) above, the probe of the first row probe group and the probe of the second row probe group are displaced from each other in the circumferential direction (for example, in a staggered pattern). ) Are arranged. Therefore, by moving the main body in the direction orthogonal to the circumferential direction (axial direction), the range of the inner surface of the pipe where ultrasonic waves cannot be transmitted / received by the probes of the first row probe group. On the other hand, ultrasonic waves can be transmitted and received by the probes of the second row probe group. Therefore, the film thickness measuring device can measure the film thickness of the scale over the entire circumference of the inner surface of the pipe.
(7)幾つかの実施形態では、上記(5)又は(6)に記載の一構成において、前記膜厚センサは、前記探触子を支持する本体部をさらに有し、前記探触子は、前記本体部の径方向に対する位置が可変に構成されている。 (7) In some embodiments, in one configuration according to (5) or (6) above, the film thickness sensor further has a main body that supports the probe, and the probe is , The position of the main body in the radial direction is variably configured.
上記(7)の構成によれば、探触子は、探触子から配管の内面までの径方向の長さを変えて、配管の内面に対して超音波を発信・受信することができる。このため、膜厚計測装置は、探触子から配管の内面までの径方向の長さを最適にして、スケールの膜厚を計測することができる。 According to the configuration of (7) above, the probe can transmit and receive ultrasonic waves to the inner surface of the pipe by changing the radial length from the probe to the inner surface of the pipe. Therefore, the film thickness measuring device can measure the film thickness of the scale by optimizing the radial length from the probe to the inner surface of the pipe.
(8)幾つかの実施形態では、上記(5)から(7)の何れかに記載の一構成において、前記配管の前記内部に挿入可能であるとともに、前記膜厚センサが取り付けられる棒状部材と、前記棒状部材の軸方向において、前記膜厚センサとは異なる位置に前記棒状部材に取り付けられる調芯治具と、をさらに備える。 (8) In some embodiments, in one configuration according to any one of (5) to (7) above, a rod-shaped member that can be inserted into the inside of the pipe and to which the film thickness sensor is attached. Further, a centering jig attached to the rod-shaped member at a position different from that of the film thickness sensor in the axial direction of the rod-shaped member is provided.
上記(8)の構成によれば、棒状部材に取り付けられている調芯治具によって、配管の内面に対する膜厚センサの傾きが調整されるので、探触子が受信する第1底面エコー及び第2底面エコーの信号レベルを向上させることができる。 According to the configuration (8) above, the alignment jig attached to the rod-shaped member adjusts the inclination of the film thickness sensor with respect to the inner surface of the pipe, so that the first bottom surface echo and the first bottom surface echo received by the probe are received. 2 The signal level of the bottom echo can be improved.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、配管の内面に形成されているスケールの膜厚を配管の内部から連続的に計測可能な膜厚計測方法、及び膜厚計測装置を提供することができる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a film thickness measuring method and a film thickness measuring device capable of continuously measuring the film thickness of the scale formed on the inner surface of the pipe from the inside of the pipe. ..
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, and are merely explanatory examples. do not have.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
Further, for example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also includes a concavo-convex portion or a concavo-convex portion within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the chamfered portion and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
図1は、本発明の一実施形態に係る膜厚計測装置を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a film thickness measuring device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、膜厚計測装置1は、配管50の内面52に形成されているスケール54の膜厚を配管50の内部51から計測するための装置である。このような膜厚計測装置1は、配管50の内部51に配置される探触子4を支持する本体部6を含む膜厚センサ2を備える。
As shown in FIG. 1, the film thickness measuring device 1 is a device for measuring the film thickness of the
図2は、本発明の一実施形態に係る膜厚計測装置の膜厚計測方法のフローチャートである。図3Aは、本発明の一実施形態に係る探触子によって超音波を発信・受信する様子を示した図である。図3Aの(a)は表面エコーを受信する様子を示す。図3Aの(b)は境界面エコーを受信する様子を示す。図3Bは、図3Aの表面エコー及び境界面エコーの検出波形を示す。図4Aは、本発明の一実施形態に係る探触子によって超音波を発信・受信する様子を示した図である。図4Aの(a)は、第1の一次反射底面エコーを受信する様子を示す。図4Aの(b)は、第2の一次反射底面エコーを受信する様子を示す。図4Aの(c)は、第3の一次反射底面エコーを受信する様子を示す。図4Bは、図4Aの第1の一次反射底面エコー、第2の一次反射底面エコー、及び第3の一次反射面エコーの検出波形を示す。図5Aは、本発明の一実施形態に係る探触子によって超音波を発信・受信する様子を示した図である。図5Aの(a)は、第1の二次反射底面エコー(第1底面エコー)を受信する様子を示す。図5Aの(b)は、第2の二次反射底面エコー(第2底面エコー)を受信する様子を示す。図5Aの(c)は、第3の二次反射底面エコーを受信する様子を示す。図5Aの(d)は、第4の二次反射底面エコーを受信する様子を示す。図5Bは、図5Aの第1底面エコー、第2底面エコー、第3の二次反射底面エコー、及び第4の二次反射底面エコーの検出波形を示す。 FIG. 2 is a flowchart of a film thickness measuring method of the film thickness measuring device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A is a diagram showing a state in which ultrasonic waves are transmitted and received by a probe according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A (a) shows how a surface echo is received. FIG. 3A (b) shows how the interface echo is received. FIG. 3B shows the detection waveforms of the surface echo and the boundary surface echo of FIG. 3A. FIG. 4A is a diagram showing a state in which ultrasonic waves are transmitted and received by a probe according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A (a) shows how the first primary reflection bottom echo is received. FIG. 4A (b) shows how the second primary reflection bottom echo is received. FIG. 4A (c) shows how the third primary reflection bottom echo is received. FIG. 4B shows the detection waveforms of the first primary reflection bottom echo, the second primary reflection bottom echo, and the third primary reflection surface echo of FIG. 4A. FIG. 5A is a diagram showing a state in which ultrasonic waves are transmitted and received by a probe according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A (a) shows how the first secondary reflection bottom echo (first bottom echo) is received. FIG. 5A (b) shows how the second secondary reflection bottom echo (second bottom echo) is received. FIG. 5A (c) shows how the third secondary reflection bottom echo is received. FIG. 5A (d) shows how the fourth secondary reflection bottom echo is received. FIG. 5B shows the detection waveforms of the first bottom surface echo, the second bottom surface echo, the third secondary reflection bottom surface echo, and the fourth secondary reflection bottom surface echo of FIG. 5A.
本発明の一実施形態に係る膜厚計測方法は、上述した配管50の内面52に形成されているスケール54の膜厚を、上述した配管50の内部51に配置される探触子4によって計測するための膜厚計測方法である。そして、図2に示すように、この膜厚計測方法は、超音波発信ステップS3と、第1底面エコー受信ステップS4と、第2底面エコー受信ステップS5と、膜厚算出ステップS6と、を備える。
In the film thickness measuring method according to the embodiment of the present invention, the film thickness of the
図3A、図4A及び図5Aに示すように、超音波発信ステップS3では、探触子4によって配管50の内部51から配管50の内面52に向かって超音波Uを発信し、スケール54の表面55、配管50の内面52、又は配管50の外面53で反射された反射波を受信する。そして、この反射波には、表面エコーS、境界面エコーI、及び底面エコーBが含まれる。図3Aの(a)には表面エコーSが、図3Aの(b)には境界面エコーIが、図4A及び図5Aには底面エコーBが示されている。
尚、探触子4は表面エコーS、境界面エコーI、及び底面エコーBを同時に受信することができる。
As shown in FIGS. 3A, 4A and 5A, in the ultrasonic wave transmission step S3, the
The
表面エコーSは、図3Aの(a)に示すように、探触子4によって配管50の内面52に向かって発信した超音波Uが、スケール54内に入射されずに、スケール54の表面55で反射された反射波である。
In the surface echo S, as shown in FIG. 3A (a), the ultrasonic wave U transmitted from the
境界面エコーIは、図3Aの(b)に示すように、探触子4によって配管50の内面52に向かって発信した超音波Uが、配管50の肉厚部分に入射されずに、配管50の内面52(スケール54と配管50の境界面)で反射された反射波である。
In the boundary surface echo I, as shown in FIG. 3A (b), the ultrasonic wave U transmitted from the
底面エコーBは、図4A及び図5Aに示すように、探触子4によって配管50の内面52に向かって発信した超音波Uが、配管50の内面52に入射し、配管50の外面53によって反射された反射波である。そして、底面エコーBのうち、配管50の外面53と1回反射する一次反射底面エコーが図4Aに示され、配管50の外面53と2回反射する二次反射底面エコーが図5Aに示されている。
In the bottom echo B, as shown in FIGS. 4A and 5A, the ultrasonic wave U transmitted from the
図4Aの(a)には、配管50の外面53と反射した後に、配管50の内面52又はスケール54の表面55で1回も反射されることなく探触子4によって受信される、第1の一次反射底面エコーB01(B)が示されている。図4Aの(b)には、配管50の外面53と反射した後に、スケール54の表面55で反射し、配管50の内面52で反射してから探触子4によって受信される、第2の一次反射底面エコーB02(B)が示されている。図4Aの(c)には、配管50の内面52と反射した後に、スケール54の表面55で反射し、配管50の外面53で反射してから探触子4によって受信される、第3の一次反射底面エコーB03(B)が示されている。
In FIG. 4A (a), the first is received by the
図5Aの(a)には、配管50の外面53と反射した後に、スケール54の表面55で反射し、再び配管50の外面53で反射してから探触子4によって受信される、第1の二次反射底面エコーB11(B)が示されている。図5Aの(b)には、配管50の外面53と反射した後に、配管50の内面52で反射し、再び配管50の外面53で反射してから探触子4によって受信される、第2の二次反射底面エコーB12(B)が示されている。図5Aの(c)には、配管50の外面53と反射した後に、スケール54の表面55で反射し、再び配管50の外面53で反射し、再びスケール54の表面55で反射し、配管50の内面52で反射してから探触子4によって受信される、第3の二次反射底面エコーB13(B)が示されている。図5Aの(d)には、配管50の内面52と反射した後に、スケール54の表面55で反射し、配管50の外面53で反射し、再びスケール54の表面55で反射し、再び配管50の外面53で反射してから探触子4によって受信される、第4の二次反射底面エコーB14(B)が示されている。
In FIG. 5A (a), the first reflection is reflected on the
図5Aの(a)に示すように、第1底面エコー受信ステップS4では、スケール54の表面55に入射した超音波Uが配管50の外面53で反射された第1底面エコーB11であって、配管50の外面53からスケール54の表面55までをn回(ただし、nは1以上の自然数)繰り返し往復する第1伝播経路A11を伝播する第1底面エコーB11、を探触子4によって受信する。図5Aの(a)に示した実施形態では、n=1の場合について示されており、第1伝播経路A11を伝播する第1の二次反射底面エコーB11が第1底面エコーB11に該当している。
As shown in FIG. 5A (a), in the first bottom surface echo receiving step S4, the ultrasonic wave U incident on the
図5Aの(b)に示すように、第2底面エコー受信ステップS5では、スケール54の表面55に入射した超音波Uが配管50の外面53で反射された第2底面エコーB12であって、配管50の外面53から配管50の内面52までを少なくとも1回往復するとともに、第2底面エコーB12を配管50の外面53でn回反射する第2伝播経路A12を伝播する第2底面エコーB12、を探触子4によって受信する。図5Aの(b)に示した実施形態では、n=1の場合について示されており、第2伝播経路A12を伝播する第2の二次反射底面エコーB12が第2底面エコーB12に該当している。
As shown in FIG. 5A (b), in the second bottom surface echo receiving step S5, the ultrasonic wave U incident on the
図5Bに示すように、膜厚算出ステップS6では、第1底面エコー受信ステップS4において探触子4によって第1底面エコーB11を受信した第1伝播時間T11と第2底面エコー受信ステップS5において探触子4によって第2底面エコーB12を受信した第2伝播時間T12との差分ΔTに基づいて、スケール54の膜厚h1を算出する。
As shown in FIG. 5B, in the film thickness calculation step S6, the search is performed in the first propagation time T11 and the second bottom echo reception step S5 in which the first bottom echo B11 is received by the
図5Bに示した実施形態では、膜厚算出ステップS6では、探触子4が第1底面エコーB11を受信することによって検出される第1底面エコーB11の検出波形が最大のピークとなる第1伝播時間T11と探触子4が第2底面エコーB12を受信することによって検出される第2底面エコーB12の検出波形が最大のピークとなる第2伝播時間T12との差分ΔTに基づいて、スケール54の膜厚h1を算出する。例えば、この差分ΔTに第1底面エコーB11がスケール54内を通過する速度を乗じることで、スケール54の膜厚h1を算出する。
In the embodiment shown in FIG. 5B, in the film thickness calculation step S6, the first bottom surface echo B11 detected by the
このような本発明の一実施形態に係る膜厚計測方法によれば、配管50の内部51に配置される探触子4によって、配管50の内面52に形成されているスケール54の膜厚h1を計測する。このため、配管50の外面53に形成されている外面スケールを除去するような前処理を行なう必要はなく、連続的にスケール54の膜厚を計測することができる。また、配管50の外面53に探触子4を当てることが困難な付着金物や交差部のような箇所であっても、その配管50の内部51に探触子4が配置されるので、スケール54の膜厚h1を容易に計測することができる。
According to the film thickness measuring method according to the embodiment of the present invention, the film thickness h1 of the
また、このような本発明の一実施形態に係る膜厚計測方法によれば、第1底面エコー受信ステップS4では第1伝播経路A11を伝播する第1底面エコーB11を受信し、第2底面エコー受信ステップS5では第2伝播経路A12を伝播する第2底面エコーB12を受信する。そして、この第1伝播経路A11は配管50の外面53からスケール54の表面55までを1(n=1)回繰り返し往復する経路であり、この第2伝播経路A12は配管50の外面53から配管50の内面52までを少なくとも1回往復するとともに、第2底面エコーB12を配管50の外面53で1(n=1)回反射する経路である。
Further, according to the film thickness measuring method according to the embodiment of the present invention, in the first bottom surface echo receiving step S4, the first bottom surface echo B11 propagating in the first propagation path A11 is received, and the second bottom surface echo is received. In the reception step S5, the second bottom surface echo B12 propagating along the second propagation path A12 is received. The first propagation path A11 is a path that repeatedly reciprocates from the
このため、第1伝播経路A11は、配管50の内面52からスケール54の表面55までの長さ(スケール54の膜厚h1)に対応するように、第2伝播経路A12より長くなる。このため、探触子4が第1底面エコーB11を受信した第1伝播時間T11と第2底面エコーB12を受信した第2伝播時間T12との差分ΔTに基づいて、スケール54の膜厚h1を算出することができる。例えば、図5Aに示した実施形態では、第1伝播経路A11は、スケール54の膜厚h1の2倍の大きさの分だけ、第2伝播経路A12より長くなる。このため、差分ΔTに基づいて、スケール54の膜厚h1を算出することができる。
Therefore, the first propagation path A11 is longer than the second propagation path A12 so as to correspond to the length from the
また、図5Bに示すように、第1底面エコーB11及び第2底面エコーB12のそれぞれは、受信開始の直後に最大のピークを有し、受信完了に向かうにつれてピークが徐々に小さくなる。また、第1底面エコーB11の最大のピークは第2底面エコーB12の最大のピークより大きい。そして、このような本発明の一実施形態に係る膜厚計測方法によれば、第1伝播経路A11は第2伝播経路A12より長いので、第1底面エコーB11は第2底面エコーB12の後に受信が開始される。 Further, as shown in FIG. 5B, each of the first bottom surface echo B11 and the second bottom surface echo B12 has a maximum peak immediately after the start of reception, and the peak gradually decreases toward the completion of reception. Further, the maximum peak of the first bottom surface echo B11 is larger than the maximum peak of the second bottom surface echo B12. Then, according to the film thickness measurement method according to the embodiment of the present invention, since the first propagation path A11 is longer than the second propagation path A12, the first bottom surface echo B11 is received after the second bottom surface echo B12. Is started.
このため、探触子4が第2底面エコーB12を受信している間に第1底面エコーB11の受信を開始しても、例えば、図5Bに示すような第1底面エコーB11と第3の二次反射底面エコーB13とを分離する場合と比較して、第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とを分離することが容易となる。よって、配管50の内面52に薄い膜厚を有するスケール54が形成されていても、分離が容易な第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とによって、そのスケール54の膜厚h1を算出することができる。
Therefore, even if the
尚、図3Bに示すように、探触子4は表面エコーSの後に、境界面エコーIを受信する。そして、この表面エコーSのピークはこの境界面エコーIのピークより大きい。さらに、この表面エコーSを受信する時間とこの境界面エコーIを受信する時間との差分は、上述した第1伝播時間T11と第2伝播時間T12との差分ΔTよりも小さくなる。このため、表面エコーSと境界面エコーIとを分離することは容易ではなく、表面エコーSと境界面エコーIとによってスケール54の膜厚h1を算出することは困難である。
同様に、図4Bに示すように、第1の一次反射底面エコーB01と第2の一次反射底面エコーB02とを分離することは容易ではなく、第1の一次反射底面エコーB01と第2の一次反射底面エコーB02とによって、スケール54の膜厚h1を算出することは困難である。
As shown in FIG. 3B, the
Similarly, as shown in FIG. 4B, it is not easy to separate the first primary reflection bottom echo B01 and the second primary reflection bottom echo B02, and the first primary reflection bottom echo B01 and the second primary reflection B01 are not easy to separate. It is difficult to calculate the film thickness h1 of the
幾つかの実施形態では、図2に示すように、この膜厚計測方法は、超音波発信ステップS3の前に、水浸ステップS1をさらに備える。そして、この水浸ステップS1では、配管50の内部51を水で満たす。
In some embodiments, as shown in FIG. 2, the film thickness measuring method further comprises a water immersion step S1 prior to the ultrasonic transmission step S3. Then, in this water immersion step S1, the inside 51 of the
探触子4と試験体(例えば、配管50)との間に水が満たされてから超音波Uを発信・受信すると、試験体の表面(配管50の内面52に形成されているスケール54の表面55)の粗さによるエコーの検出精度に与える影響が小さくなることが知られている。
When ultrasonic waves U are transmitted / received after the
このような方法によれば、探触子4と配管50との間は水で満たされる。このため、探触子4と配管50との間に水が満たされていない場合と比較して、スケール54の膜厚h1を容易に計測することができる。
According to such a method, the space between the
図6は、本発明の一実施形態に係る膜厚計測方法の径方向移動ステップを説明するための説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a radial movement step of the film thickness measuring method according to the embodiment of the present invention.
幾つかの実施形態では、図2に示すように、この膜厚計測方法は、径方向移動ステップS2をさらに備える。そして、この径方向移動ステップS2では、図6に示すように、探触子4を本体部6の径方向に沿って移動させる。
In some embodiments, as shown in FIG. 2, the film thickness measuring method further comprises a radial movement step S2. Then, in the radial movement step S2, as shown in FIG. 6, the
図6に示した実施形態では、探触子4は、後述する支持部8を介して、本体部6に支持されている。そして、この支持部8が径方向に沿って移動することで、探触子4は本体部6に対して径方向に移動する。また、本体部6の径方向と探触子4が配管50の内面52に向かって超音波Uを発信する方向とが略同一方向である。
In the embodiment shown in FIG. 6, the
このような方法によれば、探触子4は、探触子4から配管50の内面52までの径方向の長さを変えて、配管50の内面52に対して超音波Uを発信・受信することができる。このため、探触子4から配管50の内面52までの径方向の長さ(水距離dの長さ)を、探触子4が受信する第1底面エコーB11、及び第2底面エコーB12の分離性が最適となるように調整して、配管50の内面52に形成されているスケール54の膜厚h1を計測することができる。
According to such a method, the
幾つかの実施形態では、図2に示すように、この膜厚計測方法は、肉厚算出ステップS7をさらに備える。そして、この肉厚算出ステップS7では、膜厚算出ステップS6によって算出されるスケール54の膜厚h1に基づいて、配管50の肉厚h2を算出する。
In some embodiments, as shown in FIG. 2, the film thickness measuring method further comprises a wall thickness calculation step S7. Then, in the wall thickness calculation step S7, the wall thickness h2 of the
配管50の外面53からスケール54の表面55までの距離Hは、例えば、上述した表面エコーSと第1の一次反射底面エコーB01とを受信する時間差に基づいて算出される。また、上述したように、膜厚算出ステップS6では、スケール54の膜厚h1の大きさが算出されている。そして、肉厚算出ステップS7では、この算出された距離Hからスケール54の膜厚h1を減算することで、配管50の肉厚h2を算出する。
The distance H from the
このような方法によれば、配管50の内面52に形成されているスケール54の膜厚h1とその配管50の肉厚h2を同時に算出することができる。
According to such a method, the film thickness h1 of the
幾つかの実施形態では、図2に示すように、この膜厚計測方法は、膜厚算出ステップS6の後に、スケール54の膜厚h1の計測を終了するかどうかを決定する決定ステップS8をさらに備える。図2に示した実施形態では、肉厚算出ステップS7の後に、決定ステップS8が実行されている。このスケール54の膜厚h1の計測を終了するかどうかの判断は、例えば、作業員が、図示しないモニターを介して、第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とを分離可能であるかどうかによって行なわれる。第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とが分離可能である時には、スケール54の膜厚h1の計測を終了すると決定(決定ステップS8:Yes)し、スケール54の膜厚h1の計測を終了する。一方で、第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とが分離可能ではない時には、スケール54の膜厚h1の計測を続行(決定ステップS8:No)し、径方向移動ステップS2に戻る。そして、この径方向移動ステップS2において、第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とを分離することができなかった水距離dとは異なる水距離dに調整して、再び第1底面エコー受信ステップS4、及び第2底面エコー受信ステップS5を実行する。
In some embodiments, as shown in FIG. 2, the film thickness measuring method further includes a film thickness calculation step S6 followed by a determination step S8 to determine whether to end the measurement of the film thickness h1 on the
このような構成によれば、適切な検出波形を取得できなかったことによって、スケール54の膜厚h1、又は配管50の肉厚h2を算出することができなかった場合に、径方向移動ステップS2において水距離dを変えて、再び第1底面エコー受信ステップS4、及び第2底面エコー受信ステップS5を実行することができる。このため、より適切な水距離dで、第1底面エコー受信ステップS4、及び第2底面エコー受信ステップS5が実行されるので、スケール54の膜厚h1、又は配管50の肉厚h2を適切に計測することができる。
According to such a configuration, when the film thickness h1 of the
尚、図5A及び図5Bを用いて、n=1の場合について説明したが、nは2以上の自然数であっても、上述したような膜厚計測方法でスケール54の膜厚h1を計測することができる。ただし、nが増えていくにつれて、探触子4が検出する検出波形のピークは小さくなっていき、第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とを分離することが困難となる。このため、第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とによって、スケール54の膜厚h1を計測することが望ましい。
Although the case where n = 1 has been described with reference to FIGS. 5A and 5B, the film thickness h1 of the
図7は、本発明の一実施形態に係るコントローラの内部構成を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of a controller according to an embodiment of the present invention.
本発明の一実施形態に係る膜厚計測装置1は、配管50の内面52に形成されているスケール54の膜厚h1を、配管50の内部51から計測するための装置である。そして、図1に示すように、この膜厚計測装置1は、膜厚センサ2と、コントローラ3と、を備える。
The film thickness measuring device 1 according to the embodiment of the present invention is a device for measuring the film thickness h1 of the
膜厚センサ2は、図1に示すように、配管50の内部51から配管50の内面52に向かって超音波Uを発信可能に構成され、且つ、上述した第1底面エコーB11及び第2底面エコーB12を受信可能な探触子4を有する。
As shown in FIG. 1, the
コントローラ3は、図7に示すように、探触子4によって第1底面エコーB11を受信した第1伝播時間T11と探触子4によって第2底面エコーB12を受信した第2伝播時間T12との差分ΔTに基づいて、スケール54の膜厚h1を算出する膜厚算出処理を実行可能である。
As shown in FIG. 7, the
図1に示した実施形態では、コントローラ3は、配管50の外部に配置されており、不図示のケーブルを介して、コントローラ3と膜厚センサ2とは電気的に接続されている。
尚、コントローラ3は、図7に示すように、例えばプロセッサを含む中央処理装置(CPU30)、ランダムアクセスメモリ(RAM31)、リードオンリメモリ(ROM32)、およびI/Oインターフェイス33などから構成されている。そして、このコントローラ3は、例えば、CPU30によってROM32に記憶されているプログラム(膜厚算出処理)を実行することで、スケール54の膜厚h1を算出する。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 7, the
このような本発明の一実施形態に係る膜厚計測装置1によれば、配管50の内部51に配置される探触子4によって、配管50の内面52に形成されているスケール54の膜厚h1を計測する。このため、配管50の外面53に形成されている外面スケールを除去するような前処理を行なう必要はなく、連続的にスケール54の膜厚h1を計測することができる。また、配管50の外面53に探触子4を当てることが困難な付着金物や交差部のような箇所であっても、その配管50の内部51に探触子4が配置されるので、スケール54の膜厚h1を計測することができる。
According to the film thickness measuring device 1 according to the embodiment of the present invention, the film thickness of the
また、このような本発明の一実施形態に係る膜厚計測装置1によれば、膜厚センサ2は、第1伝播経路A11を伝播する第1底面エコーB11、及び、第2伝播経路A12を伝播する第2底面エコーB12を受信可能に構成された探触子4を有する。そして、この第1伝播経路A11は配管50の外面53からスケール54の表面55までを1(n=1)回繰り返し往復する経路であり、この第2伝播経路A12は配管50の外面53から配管50の内面52までを少なくとも1回往復するとともに、第2底面エコーB12を配管50の外面53で1(n=1)回反射する経路である。このため、第1伝播経路A11は、配管50の内面52からスケール54の表面55までの長さに対応するように、第2伝播経路A12より長くなる。このため、コントローラ3は、第1底面エコーB11を受信した第1伝播時間T11と第2底面エコーB12を受信した第2伝播時間T12との差分ΔTに基づいて、スケール54の膜厚h1を算出することができる。
Further, according to the film thickness measuring device 1 according to the embodiment of the present invention, the
また、このような構成によれば、第1伝播経路A11は第2伝播経路A12より長いので、第1底面エコーB11は第2底面エコーB12の後に受信が開始される。このため、探触子4が第2底面エコーB12を受信している間に、第1底面エコーB11の受信を開始しても、第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とを分離することが容易となる。よって、コントローラ3は、配管50の内面52に薄い膜厚を有するスケール54が形成されていても、分離が容易な第1底面エコーB11と第2底面エコーB12とによって、そのスケール54の膜厚h1を算出することができる。
Further, according to such a configuration, since the first propagation path A11 is longer than the second propagation path A12, the reception of the first bottom surface echo B11 is started after the second bottom surface echo B12. Therefore, even if the
幾つかの実施形態では、図1に示すように、膜厚センサ2は、探触子4を支持する本体部6をさらに有し、膜厚センサ2は、本体部6の周方向に沿って配列される複数の探触子4からなる第1列探触子群12と、本体部6の周方向に沿って配列される複数の探触子4からなる第2列探触子群14とを含む。そして、この第2探触子群14は、この第1列探触子群14と隣接する。そして、この第1列探触子群12の探触子4と、この第2列探触子群14の探触子4とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。
In some embodiments, as shown in FIG. 1, the
図1に示した実施形態では、第1列探触子群12は、第2列探触子群14より軸方向の先端側に位置している。そして、周方向において、第1列探触子群12及び第2列探触子群14は、第1列探触子群12に含まれる複数の探触子4の中心位置と第2列探触子群14に含まれる複数の探触子4の中心位置とが互いにずれるように配列されている。
尚、図1に示すように、膜厚センサ2は、本体部6の周方向に沿って配列される複数の探触子4からなる第3列探触子群16をさらに含んでもよい。そして、この第3列探触子群16は、第2列探触子群14を第1列探触子群12と挟んで反対側となるように、第2列探触子群14と隣接している。そして、第1列探触子群12の探触子4と、第2列探触子群14の探触子4と、第3列探触子群14の探触子4とは、互いに周方向においてずらされて配列されている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the first
As shown in FIG. 1, the
このような構成によれば、第1列探触子群12の探触子4と、第2列探触子群14の探触子4とは、互いに周方向においてずらされて(例えば、千鳥状に)配列されている。このため、本体部6を軸方向に移動させることで、第1列探触子群12の探触子4では超音波Uを発信・受信することができない配管50の内面52の範囲に対して、第2列探触子群14の探触子4によって超音波Uを発信・受信することができる。よって、膜厚計測装置1は、配管50の内面52の全周に亘ってスケール54の膜厚h1を計測することができる。
According to such a configuration, the
図6に示すように、幾つかの実施形態では、上述したように、膜厚センサ2は、探触子4を支持する本体部6をさらに有している。そして、探触子4は、本体部6の径方向に対する位置が可変に構成されている。
As shown in FIG. 6, in some embodiments, as described above, the
図6に示した実施形態では、本体部6には、本体部6の外周面6aに凹部9が形成されている。そして、膜厚センサ2は、この凹部9の内部を径方向に移動する支持部8をさらに備えている。そして、この支持部8の径方向外側の先端には探触子4が取り付けられており、これにより、探触子4は、支持部8を介して本体部6に支持されるとともに、本体部6の径方向に対する位置が可変に構成されている。
In the embodiment shown in FIG. 6, the
このような構成によれば、探触子4は、探触子4から配管50の内面52までの径方向の長さ(水距離d)を変えて、配管50の内面52に対して超音波Uを発信・受信することができる。このため、膜厚計測装置1は、探触子4から配管50の内面52までの径方向の長さ(水距離d)を最適にして、スケール54の膜厚h1を計測することができる。
According to such a configuration, the
幾つかの実施形態では、図1に示すように、膜厚計測装置1は、配管50の内部51に挿入可能であるとともに、膜厚センサ2が取り付けられる棒状部材20と、棒状部材20の軸方向において、膜厚センサ2とは異なる位置に棒状部材20に取り付けられる調芯治具22と、をさらに備える。図1に示した実施形態では、膜厚計測装置1は、棒状部材20の先端に取り付けられており、膜厚センサ2を配管50の内部51に挿入することを誘導する先端ガイド26をさらに備える。
In some embodiments, as shown in FIG. 1, the film thickness measuring device 1 can be inserted into the inner 51 of the
調芯治具22は、図1に示した実施形態では、配管50の内面52に向かって放射状に延びるブラシ24が取り付けられている。そして、この調芯治具22は、軸方向において、本体部6の先端、本体部6の後端、及び先端ガイド26の後端のそれぞれに取り付けられている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the centering
このような構成によれば、棒状部材20に取り付けられている調芯治具22によって、配管50の内面52に対する膜厚センサ2の傾きが調整される。例えば、配管50の内面52に対して超音波Uが垂直に入射するように、膜厚センサ2の傾きが調整される。このため、探触子4が受信する第1底面エコーB11及び第2底面エコーB12の信号レベルを向上させることができる。
According to such a configuration, the inclination of the
以上、本発明の一実施形態にかかる膜厚計測方法、及び膜厚計測装置について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。 Although the film thickness measuring method and the film thickness measuring device according to the embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various types within a range not deviating from the object of the present invention. Can be changed.
1 膜厚計測装置
2 膜厚センサ
3 コントローラ
4 探触子
6 本体部
8 支持部
9 凹部
12 第1列探触子群
14 第2列探触子群
16 第3列探触子群
20 棒状部材
22 調芯治具
24 ブラシ
26 先端ガイド
30 CPU
31 RAM
32 ROM
33 I/Oインターフェイス
50 配管
51 内部
52 内面
53 外面
54 スケール
55 表面
A11 第1伝播経路
A12 第2伝播経路
B 底面エコー
B01 第1の一次反射底面エコー
B02 第2の一次反射底面エコー
B03 第3の一次反射底面エコー
B11 第1の二次反射底面エコー(第1底面エコー)
B12 第2の二次反射底面エコー(第2底面エコー)
B13 第3の二次反射底面エコー
B14 第4の二次反射底面エコー
I 境界面エコー
S 表面エコー
S1 水浸ステップ
S2 径方向移動ステップ
S3 超音波発信ステップ
S4 第1底面エコー受信ステップ
S5 第2底面エコー受信ステップ
S6 膜厚算出ステップ
S7 肉厚算出ステップ
S8 決定ステップ
T11 第1伝播時間
T12 第2伝播時間
U 超音波
d 水距離
h1 スケールの膜厚
h2 配管の肉厚
1
31 RAM
32 ROM
33 I /
B12 Second secondary reflection bottom echo (second bottom echo)
B13 Third secondary reflection bottom echo B14 Fourth secondary reflection bottom echo I Boundary surface echo S Surface echo S1 Water immersion step S2 Radial movement step S3 Ultrasonic transmission step S4 First bottom echo reception step S5 Second bottom Echo reception step S6 Thickness calculation step S7 Wall thickness calculation step S8 Determination step T11 First propagation time T12 Second propagation time U Ultrasonic d Water distance h1 Scale thickness h2 Pipe wall thickness
Claims (2)
前記配管の前記内部を水で満たす水浸ステップと、
前記探触子を支持する本体部の径方向に沿って前記探触子を移動させる径方向移動ステップであって、前記配管の内面と前記探触子との前記径方向に沿った距離である水距離が第1距離となるように前記探触子を移動させる径方向移動ステップと、
前記水浸ステップの後に、前記径方向移動ステップで移動させた前記探触子によって前記配管の前記内部から前記配管の前記内面に向かって超音波を発信する超音波発信ステップと、
前記スケールの表面に入射した前記超音波が前記配管の外面で反射された第1底面エコーであって、前記配管の前記外面から前記スケールの前記表面までをn回(ただし、nは1以上の自然数)繰り返し往復する第1伝播経路を伝播する第1底面エコー、を前記探触子によって受信する第1底面エコー受信ステップと、
前記スケールの前記表面に入射した前記超音波が前記配管の前記外面で反射された第2底面エコーであって、前記配管の前記外面から前記配管の前記内面までを少なくとも1回往復するとともに、前記第2底面エコーを前記配管の前記外面で前記n回反射する第2伝播経路を伝播する第2底面エコー、を前記探触子によって受信する第2底面エコー受信ステップと、
前記第1底面エコー受信ステップにおいて前記探触子によって前記第1底面エコーを受信した第1伝播時間と前記第2底面エコー受信ステップにおいて前記探触子によって前記第2底面エコーを受信した第2伝播時間との差分に基づいて、前記スケールの前記膜厚を算出する膜厚算出ステップと、
前記膜厚算出ステップの後に、前記スケールの前記膜厚の計測を終了するかどうかを決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて前記膜厚の計測を終了しないと決定した場合に、前記水距離が前記第1距離とは異なる第2距離となるように前記探触子を移動させる径方向再移動ステップと、
を備える膜厚計測方法。 This is a film thickness measuring method for measuring the film thickness of a scale formed on the inner surface of a pipe by a probe arranged inside the pipe.
A water immersion step of filling the inside of the pipe with water,
It is a radial movement step of moving the probe along the radial direction of the main body supporting the probe, and is a distance between the inner surface of the pipe and the probe along the radial direction. A radial movement step that moves the probe so that the water distance is the first distance,
After the water immersion step, an ultrasonic transmission step of transmitting ultrasonic waves from the inside of the pipe toward the inner surface of the pipe by the probe moved in the radial movement step.
The ultrasonic wave incident on the surface of the scale is a first bottom surface echo reflected on the outer surface of the pipe, and n times (where n is 1 or more) from the outer surface of the pipe to the surface of the scale. (Natural number) The first bottom surface echo receiving step of receiving the first bottom surface echo propagating in the first propagation path that repeatedly reciprocates by the probe, and the first bottom surface echo receiving step.
The ultrasonic waves incident on the surface of the scale are second bottom surface echoes reflected by the outer surface of the pipe, and reciprocate at least once from the outer surface of the pipe to the inner surface of the pipe. A second bottom surface echo receiving step of receiving the second bottom surface echo propagating through the second propagation path that reflects the second bottom surface echo on the outer surface of the pipe n times by the probe, and
The first propagation time when the first bottom surface echo was received by the probe in the first bottom surface echo receiving step and the second propagation time when the second bottom surface echo was received by the probe in the second bottom surface echo receiving step. A film thickness calculation step for calculating the film thickness of the scale based on the difference from time, and
After the film thickness calculation step, a determination step for determining whether to end the measurement of the film thickness of the scale, and
When it is determined in the determination step that the measurement of the film thickness is not completed, the radial re-movement step of moving the probe so that the water distance becomes a second distance different from the first distance, and
A film thickness measurement method comprising.
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