フェーズドアレイによる小径パイプの検査

Small Diameter Tube and Pipe Inspection with Phased Array

直径の小さなパイプの検査には、いくつかの特有な難点があります。その例として、パイプとパイプ間が狭くアクセスが難しいこと、パイプ／管の肉厚が非常に薄いこと、検査箇所の数が膨大になること、などを挙げることができます。高度な超音波技術を用いようとするとスキャナーのメカニズムが複雑になり、プローブのサイズも大きくなるため、これまでは放射線透過試験(RT)がこのような用途への推奨法とされてきました。しかし現在では、超音波フェーズドアレイ技術(PA)が小径パイプ／管用の高速で使いやすい検査法を提供しています。超音波フェーズドアレイを使用することによって、放射線透過試験に付随する難点や使い難さ(安全性、速度、費用、法規制の問題)をすべて回避できるばかりでなく、検査部位をあらかじめクリーニングする必要もなくなりました。

オリンパスのCOBRAソリューションは、COBRAスキャナーとアクセサリーキットを超音波フェーズドアレイ探傷器のOmniScanに組み合わせた、小径パイプ検査用として特別に設計されたシステムです。 COBRAソリューションキットは、直径0.84インチ～4.50インチ(21mm～114mm)までのパイプ／管検査に必要なすべての機能を完備したスキャニングソリューションです。隣接した位置関係にあるパイプ／管の検査の場合、COBRAスキャナーは、管と管の隙間が12mm(0.5インチ)あれば設置し操作することができます。スキャナーはパイプ／管にバネにより取り付けられ、パイプ／管の片側にだけアクセス可能な状況でも全周(360°)スキャンを行うことができます。またこのバネによる取付構造により、COBRAは非強磁性材料でも問題なく取り付けることができます。COBRAスキャナーは、溶接部の両側から同時に検査を行えるばかりでなく、片側からのみアクセス可能な溶接部(エルボー、パイプと部品の接続部など)では、1個のフェーズドアレイプローブによる検査も可能です。

COBRAソリューションのポータブルキットには、CORBAの使用範囲をカバーするすべてのツール類を備えています(設定テンプレート、プローブ、曲面型ウエッジ、その他のアクセサリー)。このキットは、ユーザーのニーズに応じて完全版、または、シングルプローブシステムとして購入可能です。CORBAソリューションはASME準拠の半自動システムですが、データ収集からコード化までの完全な処理を要求する他の検査規格にも適合します(放射線透過試験の代わりとして超音波の使用を規定する規格も含みます)。

小径パイプを対象とした超音波フェーズアレイ検査の性能をさらに高めるため、COBRAソリューションはこのアプリケーション用に設計されたプローブを取り揃えています。フェーズドアレイプローブでは、パルスと素子の受信感度をコントロールすることによって電子的に前方軸または能動軸に焦点を合わせることができます。複雑なアレイ構成(デュアル・マトリックス・アレイなど)を持たないプローブの場合、これまで受動軸はアパーチャーと素子の大きさ、およびプローブ周波数で決まる自然なビームの広がりのままで使用されてきました。

CCEV(Concave Curvature in Elevation／仰角凹曲)プローブは、フェーズドアレイプローブの仰角軸(横軸または受動軸とも呼ばれます)に曲率を与えることによって作り出されたプローブです。この曲率は、パイプライン建設の溶接部や小径パイプと管の溶接部の代表的な直径と肉厚を想定して実験室での試行を繰り返し、ビームのシミュレーションを行うことによって決定されます。水浸プローブでレンズを使用するのと同様、曲率を与えることによりビームスポットの幅が小さくなるので、ビームの拡散効果が抑えられ、長さサイジング能力が向上します。また、レンズを内部で一体化したタイプでは、標準的な平面ウエッジやフラットな外ケースでも使用することができます。オーステナイト系パイプや管などのさまざまな材質にも対応できるように、何種類ものプローブ周波数やウエッジ(屈折縦波、横波)が用意されています。TOFDに適合する超音波ウエッジやプローブも取り揃えています。

*注：縦波用およびTOFD用のウエッジは、検査時により大きな隙間を必要とします。

フェーズドアレイ(横波)

フェーズドアレイ（屈折縦波）

TOFD

焦点なしアレイと焦点付きアレイの例（焦点付きのビームのスポットサイズが小さい）

Results of inspection on 2.75” (70mm) dia. Pipe with induced 6.9mm x .5mm OD notch. Note signifigant sharpness of data and improved sizing using CCEV probe. Data taken utilizing Cobra Scanner. Sizing done via – 6dB drop method.

直径2.75インチ（70mm）のパイプを対象とした検査結果（6.9mm x 0.5mm ODノッチが作り込まれている）。 CCEVプローブの使用により、データがより明瞭になり、サイジング能力が向上（-6dB ドロップ法によるサイジング）

使用機器

OmniScan MX/MX2/SX（SXはシングルプローブ/グループ取得ファイルにのみ対応）
COBRAソリューションキット（7.5MHzアレイを標準実装）:
- ハーフスキャナーキット－ U8775327/COBRA-K-ONESIDED
- 完全デュアルプローブキット – U8750055/COBRA-K-4.5
U8775153/WTR-SPRAYER-4L（または、他の適切な接触媒質セット）
OmniPC/NDT Setup Builder/TomoView （オプションとして提供されるスキャン計画/解析ソフトウェアプログラム）
その他の特殊/関連アプリケーション（詳細についてはお問い合わせください）：
- 互換フェーズドアレイプローブ（1.5/2.225/2.5/5/10MHz）
- 屈折縦波ウエッジ完備キット（U8722168）
- TOFDウエッジ完備キット（U8701348）
- 予備部品キット（各種あり）