JP2001050936A - 伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用いた超音波探傷装置 - Google Patents
伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用いた超音波探傷装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱交換器伝熱管内面の欠陥の発生位置を精度よ
く、かつ高速に判定できる伝熱管探傷用超音波探触子を
提供する。 【解決手段】伝熱管探傷用の超音波探触子１を、熱交換
器の伝熱管８１の軸方向に対し超音波ビーム８２を送受
信する複数の超音波振動子８０と、各超音波振動子８０
から送信された超音波ビーム８２を屈折させ伝熱管８１
内面全周に入射させ、伝熱管８１内面から反射してきた
超音波ビーム８２を屈折させ各超音波振動子８０に受信
させる多面体反射ミラー２０と、伝熱管８１内での超音
波探触子１の円周方向の位置を計測する角度センサー１
０とで構成する。
く、かつ高速に判定できる伝熱管探傷用超音波探触子を
提供する。 【解決手段】伝熱管探傷用の超音波探触子１を、熱交換
器の伝熱管８１の軸方向に対し超音波ビーム８２を送受
信する複数の超音波振動子８０と、各超音波振動子８０
から送信された超音波ビーム８２を屈折させ伝熱管８１
内面全周に入射させ、伝熱管８１内面から反射してきた
超音波ビーム８２を屈折させ各超音波振動子８０に受信
させる多面体反射ミラー２０と、伝熱管８１内での超音
波探触子１の円周方向の位置を計測する角度センサー１
０とで構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器伝熱管内
の探傷を行うのに好適な伝熱管探傷用超音波探触子及び
それを用いた超音波探傷装置に関するものである。
の探傷を行うのに好適な伝熱管探傷用超音波探触子及び
それを用いた超音波探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱交換器伝熱管を検査する超音波探傷装
置に用いられる超音波探触子は、図８に示すように、一
つの超音波振動子８０から伝熱管８１の中心軸に平行に
超音波ビーム８２を出して、流水８４で超音波反射ミラ
ー８６と一体になっているブレード８８を回転させるこ
とで超音波反射ミラー８６を回転させ、管軸に平行な超
音波ビーム８２を屈折して伝熱管８１の内面に超音波を
入射させる方式で実施されている。超音波反射ミラー８
６は、超音波振動子８０を固定しているハウジング９０
とベアリング９２を介して固定されている。
置に用いられる超音波探触子は、図８に示すように、一
つの超音波振動子８０から伝熱管８１の中心軸に平行に
超音波ビーム８２を出して、流水８４で超音波反射ミラ
ー８６と一体になっているブレード８８を回転させるこ
とで超音波反射ミラー８６を回転させ、管軸に平行な超
音波ビーム８２を屈折して伝熱管８１の内面に超音波を
入射させる方式で実施されている。超音波反射ミラー８
６は、超音波振動子８０を固定しているハウジング９０
とベアリング９２を介して固定されている。
【０００３】超音波反射ミラー８６が連続的に回転する
ことで、超音波振動子８０から送信される超音波ビーム
８２を伝熱管内の全周に入射させることができる。超音
波反射ミラー８６は、１秒に３０〜５０回程度回転さ
せ、１回転当たり１ｍｍ〜３ｍｍを軸方向に移動しなが
ら検査を行うが、検査速度は３０ｍｍ〜１５０ｍｍ／秒
程度であり、渦流探傷検査の１０００ｍｍ／秒に比べ検
査速度が遅いという問題点がある。
ことで、超音波振動子８０から送信される超音波ビーム
８２を伝熱管内の全周に入射させることができる。超音
波反射ミラー８６は、１秒に３０〜５０回程度回転さ
せ、１回転当たり１ｍｍ〜３ｍｍを軸方向に移動しなが
ら検査を行うが、検査速度は３０ｍｍ〜１５０ｍｍ／秒
程度であり、渦流探傷検査の１０００ｍｍ／秒に比べ検
査速度が遅いという問題点がある。
【０００４】超音波ビームを被検査管の軸方向に送信
し、回転する超音波反射ミラーで被検査管内の探傷を行
う方法には、特開平10-26615号公報に記載のように超音
波反射ミラーを電動モータで回転させる方法もあるが、
上述の流水方式よりもさらに回転速度が遅く、検査速度
が小さいという問題がある。
し、回転する超音波反射ミラーで被検査管内の探傷を行
う方法には、特開平10-26615号公報に記載のように超音
波反射ミラーを電動モータで回転させる方法もあるが、
上述の流水方式よりもさらに回転速度が遅く、検査速度
が小さいという問題がある。
【０００５】また、特開平5-45341号公報記載の探触子
や図９の探触子のように、超音波振動子８０を伝熱管８
１内表面に向けて配置し超音波ビーム８２を直接伝熱管
８１内面に入射させ、電動モータ９６で超音波振動子８
０を回転させてスリップリング９８を介して信号を取り
出す方式がある。
や図９の探触子のように、超音波振動子８０を伝熱管８
１内表面に向けて配置し超音波ビーム８２を直接伝熱管
８１内面に入射させ、電動モータ９６で超音波振動子８
０を回転させてスリップリング９８を介して信号を取り
出す方式がある。
【０００６】この方式では、上記の検査速度が遅いとい
う問題に加えて、超音波振動子８０と伝熱管８１内面と
の距離が長くできないために、超音波強度の不安定な近
距離音場の範囲で探傷を行うことになり、超音波の反射
強度が不安定になる問題がある。
う問題に加えて、超音波振動子８０と伝熱管８１内面と
の距離が長くできないために、超音波強度の不安定な近
距離音場の範囲で探傷を行うことになり、超音波の反射
強度が不安定になる問題がある。
【０００７】また、図１０に示すような超音波振動子８
０をガイド１００の円周方向に複数個配置したマルチチ
ャンネル式の超音波探触子もある。本方式の場合、振動
子チャンネルの切換えを電子切換器１０２で行うため
に、例えば８個の振動子を４KHｚで切換えて管軸方向に
２ｍｍ毎に探傷すると１回転２ミリ秒であるので検査速度
は１０００ｍｍ/秒と高速にすることが可能な方式であ
るが、超音波振動子８０を直接伝熱管８１内面に対向し
て配置するために超音波振動子８０と伝熱管８１内面と
の距離が短く、近距離音場での探傷となり、超音波の反
射強度が不安定になる問題がある。
０をガイド１００の円周方向に複数個配置したマルチチ
ャンネル式の超音波探触子もある。本方式の場合、振動
子チャンネルの切換えを電子切換器１０２で行うため
に、例えば８個の振動子を４KHｚで切換えて管軸方向に
２ｍｍ毎に探傷すると１回転２ミリ秒であるので検査速度
は１０００ｍｍ/秒と高速にすることが可能な方式であ
るが、超音波振動子８０を直接伝熱管８１内面に対向し
て配置するために超音波振動子８０と伝熱管８１内面と
の距離が短く、近距離音場での探傷となり、超音波の反
射強度が不安定になる問題がある。
【０００８】上述したいずれの方式においても超音波ビ
ームは伝熱管の内面全周に入射するが、探触子はケーブ
ルで接続されているために伝熱管内で探触子が捩れ、捩
れによる探触子の回転を制御できないために探触子の円
周方向の位置が判らない。そのために、受信した超音波
信号だけからでは、例えば支持板部の擦れによる減肉が
上部なのか下部なのかが判らず、欠陥の発生位置及び発
生原因の評価が正確にできないという問題がある。
ームは伝熱管の内面全周に入射するが、探触子はケーブ
ルで接続されているために伝熱管内で探触子が捩れ、捩
れによる探触子の回転を制御できないために探触子の円
周方向の位置が判らない。そのために、受信した超音波
信号だけからでは、例えば支持板部の擦れによる減肉が
上部なのか下部なのかが判らず、欠陥の発生位置及び発
生原因の評価が正確にできないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱交
換器伝熱管内面の欠陥の発生位置を精度よく、かつ高速
に判定できる伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用い
た超音波探傷装置を提供することにある。
換器伝熱管内面の欠陥の発生位置を精度よく、かつ高速
に判定できる伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用い
た超音波探傷装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における伝熱管探傷用超音波探触子の特徴と
するところは、熱交換器伝熱管の軸方向に対し超音波ビ
ームを送受信する複数の超音波振動子と、各超音波振動
子から送信された超音波ビームを屈折させ熱交換器伝熱
管内面全周に入射させ、熱交換器伝熱管内面から反射し
てきた超音波ビームを屈折させ各超音波振動子に受信さ
せる多面体反射ミラーと、熱交換器伝熱管内での伝熱管
探傷用超音波探触子の円周方向の位置を計測する角度セ
ンサーとを有することにある。
に、本発明における伝熱管探傷用超音波探触子の特徴と
するところは、熱交換器伝熱管の軸方向に対し超音波ビ
ームを送受信する複数の超音波振動子と、各超音波振動
子から送信された超音波ビームを屈折させ熱交換器伝熱
管内面全周に入射させ、熱交換器伝熱管内面から反射し
てきた超音波ビームを屈折させ各超音波振動子に受信さ
せる多面体反射ミラーと、熱交換器伝熱管内での伝熱管
探傷用超音波探触子の円周方向の位置を計測する角度セ
ンサーとを有することにある。
【００１１】具体的には本発明は次に掲げる装置を提供
する。
する。
【００１２】本発明は、熱交換器伝熱管内面に発生した
欠陥を超音波探傷により検査する伝熱管探傷用超音波探
触子において、前記熱交換器伝熱管の軸方向に対し超音
波ビームを送受信するように配置された複数の超音波振
動子と、前記各超音波振動子から送信された超音波ビー
ムを屈折させ前記熱交換器伝熱管内面全周に入射させ、
前記熱交換器伝熱管内面から反射してきた前記超音波ビ
ームを屈折させ前記各超音波振動子に受信させる多面体
反射ミラーと、前記熱交換器伝熱管内での前記伝熱管探
傷用超音波探触子の円周方向の位置を計測する角度セン
サーとを有することを特徴とする伝熱管探傷用超音波探
触子を提供する。
欠陥を超音波探傷により検査する伝熱管探傷用超音波探
触子において、前記熱交換器伝熱管の軸方向に対し超音
波ビームを送受信するように配置された複数の超音波振
動子と、前記各超音波振動子から送信された超音波ビー
ムを屈折させ前記熱交換器伝熱管内面全周に入射させ、
前記熱交換器伝熱管内面から反射してきた前記超音波ビ
ームを屈折させ前記各超音波振動子に受信させる多面体
反射ミラーと、前記熱交換器伝熱管内での前記伝熱管探
傷用超音波探触子の円周方向の位置を計測する角度セン
サーとを有することを特徴とする伝熱管探傷用超音波探
触子を提供する。
【００１３】好ましくは、前記超音波振動子を、隣合う
超音波振動子の超音波ビーム有効幅が互いにオーバーラ
ップする個数以上配置する。
超音波振動子の超音波ビーム有効幅が互いにオーバーラ
ップする個数以上配置する。
【００１４】好ましくは、前記各超音波振動子の超音波
ビーム発射面と前記多面体反射ミラーを介しての前記熱
交換器伝熱管内面との間の距離を、前記超音波振動子直
径Ｄと前記超音波の波長λによって決まる近距離音場限
界距離Ｄ2／４λの１.６倍以上にする。
ビーム発射面と前記多面体反射ミラーを介しての前記熱
交換器伝熱管内面との間の距離を、前記超音波振動子直
径Ｄと前記超音波の波長λによって決まる近距離音場限
界距離Ｄ2／４λの１.６倍以上にする。
【００１５】また、本発明は、熱交換器伝熱管内で超音
波を発信し、前記熱交換器伝熱管内面から反射してきた
前記超音波を受信する伝熱管探傷用超音波探触子と、前
記伝熱管探傷用超音波探触子を制御して熱交換器伝熱管
内面を探傷し欠陥位置を判定する制御部とを有する超音
波探傷装置において、前記伝熱管探傷用超音波探触子
は、前記熱交換器伝熱管の軸方向に対し超音波ビームを
送受信するように配置された複数の超音波振動子と、前
記各超音波振動子から送信された超音波ビームを屈折さ
せ前記熱交換器伝熱管内面全周に入射させ、前記熱交換
器伝熱管内面から反射してきた前記超音波ビームを屈折
させ前記各超音波振動子に受信させる多面体反射ミラー
と、前記熱交換器伝熱管内での前記伝熱管探傷用超音波
探触子の円周方向の位置を計測する角度センサーとを有
し、前記制御部は、前記計測した位置データを基に、前
記各超音波振動子の前記熱交換器伝熱管内での円周方向
の位置を算出し、該算出した位置データと前記各超音波
振動子で受信した超音波反射波形とに基づいて、前記熱
交換器伝熱管内面に発生した欠陥位置を判定することを
特徴とする超音波探傷装置を提供する。
波を発信し、前記熱交換器伝熱管内面から反射してきた
前記超音波を受信する伝熱管探傷用超音波探触子と、前
記伝熱管探傷用超音波探触子を制御して熱交換器伝熱管
内面を探傷し欠陥位置を判定する制御部とを有する超音
波探傷装置において、前記伝熱管探傷用超音波探触子
は、前記熱交換器伝熱管の軸方向に対し超音波ビームを
送受信するように配置された複数の超音波振動子と、前
記各超音波振動子から送信された超音波ビームを屈折さ
せ前記熱交換器伝熱管内面全周に入射させ、前記熱交換
器伝熱管内面から反射してきた前記超音波ビームを屈折
させ前記各超音波振動子に受信させる多面体反射ミラー
と、前記熱交換器伝熱管内での前記伝熱管探傷用超音波
探触子の円周方向の位置を計測する角度センサーとを有
し、前記制御部は、前記計測した位置データを基に、前
記各超音波振動子の前記熱交換器伝熱管内での円周方向
の位置を算出し、該算出した位置データと前記各超音波
振動子で受信した超音波反射波形とに基づいて、前記熱
交換器伝熱管内面に発生した欠陥位置を判定することを
特徴とする超音波探傷装置を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係る伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用いた超音波
探傷装置を、図を用いて説明する。
係る伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用いた超音波
探傷装置を、図を用いて説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施の形態例に係る伝
熱管探傷用超音波探触子を用いた超音波探傷装置の構成
を示す。図１に示すように、超音波探傷装置は、伝熱管
８１内面に向け超音波ビーム８２を発信し、伝熱管８１
内面から反射してきた超音波ビーム８２を受信する超音
波探触子１と、超音波探触子１を制御して伝熱管８１内
面を探傷し欠陥位置を判定する制御部２とで構成されて
いる。
熱管探傷用超音波探触子を用いた超音波探傷装置の構成
を示す。図１に示すように、超音波探傷装置は、伝熱管
８１内面に向け超音波ビーム８２を発信し、伝熱管８１
内面から反射してきた超音波ビーム８２を受信する超音
波探触子１と、超音波探触子１を制御して伝熱管８１内
面を探傷し欠陥位置を判定する制御部２とで構成されて
いる。
【００１８】超音波探触子１は、伝熱管８１の軸方向に
超音波ビーム８２が出射するように配置された複数の超
音波振動子８０と、各超音波振動子８０から出射された
超音波ビーム８２を屈折させ伝熱管８１内面に入射させ
る多面体反射ミラー２０と、伝熱管８１に対し超音波探
触子１の円周方向の位置を計測する角度センサー１０
と、超音波探触子１と制御部２とを電気的に接続する探
触子ケーブル部３０とで構成されている。
超音波ビーム８２が出射するように配置された複数の超
音波振動子８０と、各超音波振動子８０から出射された
超音波ビーム８２を屈折させ伝熱管８１内面に入射させ
る多面体反射ミラー２０と、伝熱管８１に対し超音波探
触子１の円周方向の位置を計測する角度センサー１０
と、超音波探触子１と制御部２とを電気的に接続する探
触子ケーブル部３０とで構成されている。
【００１９】制御部２は、角度センサー１０で計測した
位置データを基に、各超音波振動子８０の伝熱管８１内
での円周方向の位置を算出し、該算出した位置データと
各超音波振動子８０で受信した超音波反射波形とに基づ
いて、伝熱管８１内面に発生した欠陥位置を判定する。
また、制御部２は、各超音波振動子８０の振動子チャン
ネルを切り換え、各超音波振動子８０に対し超音波を送
受信する電子切換器１０２を備えている。
位置データを基に、各超音波振動子８０の伝熱管８１内
での円周方向の位置を算出し、該算出した位置データと
各超音波振動子８０で受信した超音波反射波形とに基づ
いて、伝熱管８１内面に発生した欠陥位置を判定する。
また、制御部２は、各超音波振動子８０の振動子チャン
ネルを切り換え、各超音波振動子８０に対し超音波を送
受信する電子切換器１０２を備えている。
【００２０】超音波振動子８０の超音波ビーム発射面と
多面体反射ミラー２０を介しての伝熱管８１内面との間
の水距離Ｌは、超音波振動子８０の直径Ｄと超音波の波
長λによって決まる近距離音場限界距離Ｄ2/４λの１.
６倍以上の距離とする。水距離Ｌが短いと、図７に示す
近距離音場となり超音波強度が不安定となり、水距離Ｌ
の小さな変化で伝熱管８１内面からの超音波反射エコー
強度が大きく変化して、超音波探傷が不安定になる。水
距離Ｌを近距離音場限界距離の１.６倍以上とすること
で、遠距離音場範囲となり、超音波強度が安定した範囲
で探傷が可能となる。
多面体反射ミラー２０を介しての伝熱管８１内面との間
の水距離Ｌは、超音波振動子８０の直径Ｄと超音波の波
長λによって決まる近距離音場限界距離Ｄ2/４λの１.
６倍以上の距離とする。水距離Ｌが短いと、図７に示す
近距離音場となり超音波強度が不安定となり、水距離Ｌ
の小さな変化で伝熱管８１内面からの超音波反射エコー
強度が大きく変化して、超音波探傷が不安定になる。水
距離Ｌを近距離音場限界距離の１.６倍以上とすること
で、遠距離音場範囲となり、超音波強度が安定した範囲
で探傷が可能となる。
【００２１】超音波振動子８０の指向角をθとすると、
一つの振動子で探傷をカバーできる範囲Ｓは２Ｌ×Tan
(θ/２)である。内径ｒの伝熱管２１の内面全周を探傷
するために、２πr/Ｓ個以上の超音波振動子８０を設け
る。本実施の形態例では、多面体反射ミラー２０の左に
４個、右に４個、合計８チャンネルの超音波振動子８０
を設けた超音波探触子１とした。超音波振動子８０を、
多面体反射ミラー２０の左右どちらか片方のみに設けて
も良い。
一つの振動子で探傷をカバーできる範囲Ｓは２Ｌ×Tan
(θ/２)である。内径ｒの伝熱管２１の内面全周を探傷
するために、２πr/Ｓ個以上の超音波振動子８０を設け
る。本実施の形態例では、多面体反射ミラー２０の左に
４個、右に４個、合計８チャンネルの超音波振動子８０
を設けた超音波探触子１とした。超音波振動子８０を、
多面体反射ミラー２０の左右どちらか片方のみに設けて
も良い。
【００２２】超音波振動子８０から出射された超音波ビ
ーム８２は、超音波振動子８０と同じ数の反射面を有す
る多面体反射ミラー２０で屈折され、伝熱管８１内面に
向けて入射される。多面体反射ミラー２０の超音波ビー
ム８２に対する反射面角度を変えることによって、伝熱
管８１内面への超音波ビーム８２の入射角度を変えるこ
とが可能である。
ーム８２は、超音波振動子８０と同じ数の反射面を有す
る多面体反射ミラー２０で屈折され、伝熱管８１内面に
向けて入射される。多面体反射ミラー２０の超音波ビー
ム８２に対する反射面角度を変えることによって、伝熱
管８１内面への超音波ビーム８２の入射角度を変えるこ
とが可能である。
【００２３】超音波ビーム８２を伝達させる水２５は、
探触子ケーブル部３０内を流れ超音波振動子８０近傍に
供給される。本実施の形態例では、多面体反射ミラー２
０を回転せずに電子切換器１０２で振動子チャンネルを
切換えて探傷するために、水２５は、多面体反射ミラー
２０を回転させる程の大きな流速は必要としない。
探触子ケーブル部３０内を流れ超音波振動子８０近傍に
供給される。本実施の形態例では、多面体反射ミラー２
０を回転せずに電子切換器１０２で振動子チャンネルを
切換えて探傷するために、水２５は、多面体反射ミラー
２０を回転させる程の大きな流速は必要としない。
【００２４】電子切替器１０２は、８個の超音波振動子
について超音波の送受信を４KHzで行う。この時、探傷
ピッチは超音波ビーム８２の有効幅以下とするものと
し、管軸方向に３ｍｍ毎に探傷を行うとすると、探傷速
度は１５００ｍｍ／秒となり、従来の探傷法である流水
を用いたミラー回転方式の探傷速度である３０〜１５０
ｍｍ／秒に比べ高速超音波探傷が可能になる。
について超音波の送受信を４KHzで行う。この時、探傷
ピッチは超音波ビーム８２の有効幅以下とするものと
し、管軸方向に３ｍｍ毎に探傷を行うとすると、探傷速
度は１５００ｍｍ／秒となり、従来の探傷法である流水
を用いたミラー回転方式の探傷速度である３０〜１５０
ｍｍ／秒に比べ高速超音波探傷が可能になる。
【００２５】角度センサー１０は、超音波探触子の先端
内部に配置され、超音波探触子１の伝熱管８１に対する
円周方向の位置を計測するための角度測定用超音波振動
子４０と、角度測定用超音波振動子４０の超音波ビーム
８２'を反射する反射体４２と、超音波ビーム８２'を伝
達する伝達媒体４３と、反射体４２を常に鉛直下方にむ
けて回転させるための錘４５と、反射体４２の回転をス
ムーズに行わせるための軸受５０とで構成されている。
内部に配置され、超音波探触子１の伝熱管８１に対する
円周方向の位置を計測するための角度測定用超音波振動
子４０と、角度測定用超音波振動子４０の超音波ビーム
８２'を反射する反射体４２と、超音波ビーム８２'を伝
達する伝達媒体４３と、反射体４２を常に鉛直下方にむ
けて回転させるための錘４５と、反射体４２の回転をス
ムーズに行わせるための軸受５０とで構成されている。
【００２６】図２は、角度センサー１０の反射体４２の
側面を示し、図３はＡ矢視、図４はＢ矢視を示す。反射
体４２には超音波ビーム８２'を受ける面５２と反対の
面５３から平底ドリル穴５５があけられ、平底ドリル穴
５５の深さは全周を１２等分した各位置で異なる深さに
してある。また、反射体４２内には錘４５が内蔵されて
いる。
側面を示し、図３はＡ矢視、図４はＢ矢視を示す。反射
体４２には超音波ビーム８２'を受ける面５２と反対の
面５３から平底ドリル穴５５があけられ、平底ドリル穴
５５の深さは全周を１２等分した各位置で異なる深さに
してある。また、反射体４２内には錘４５が内蔵されて
いる。
【００２７】図５は、角度センサー１０の動作原理を示
し、図６は、反射エコーと反射時間との関係を示す。超
音波探触子が伝熱管８１内で捩れにより回転すると、超
音波探触子と一体になっている角度測定用超音波振動子
４０も同じように回転する。一方、軸受で連結されてい
る反射体４２は錘４５によって常に鉛直下方に錘４５が
くるように回転位置を修正する。したがって、角度測定
用超音波振動子４０から出射される超音波ビーム８２'
が反射体４２に入射し、反射して得られる表面エコー６
０と平底ドリル穴５５からの穴エコー６２の伝播時間間
隔６５を計測し、予め制御部２に設定してある平底ドリ
ル穴５５の配列との関係から、超音波探触子１の円周方
向の位置を計測することができる。
し、図６は、反射エコーと反射時間との関係を示す。超
音波探触子が伝熱管８１内で捩れにより回転すると、超
音波探触子と一体になっている角度測定用超音波振動子
４０も同じように回転する。一方、軸受で連結されてい
る反射体４２は錘４５によって常に鉛直下方に錘４５が
くるように回転位置を修正する。したがって、角度測定
用超音波振動子４０から出射される超音波ビーム８２'
が反射体４２に入射し、反射して得られる表面エコー６
０と平底ドリル穴５５からの穴エコー６２の伝播時間間
隔６５を計測し、予め制御部２に設定してある平底ドリ
ル穴５５の配列との関係から、超音波探触子１の円周方
向の位置を計測することができる。
【００２８】制御部２は、角度センサー１０で計測した
位置データを基に、各超音波振動子８０の伝熱管８１内
での円周方向の位置を算出し、該算出した位置データと
各超音波振動子８０で受信した超音波反射波形とに基づ
いて、伝熱管８１内面に発生した減肉或いはきず等の欠
陥位置が、伝熱管８１の円周方向のどの位置にあるかが
判定する。その結果、減肉或いはきず等の発生原因を正
確に推定できるようになる。
位置データを基に、各超音波振動子８０の伝熱管８１内
での円周方向の位置を算出し、該算出した位置データと
各超音波振動子８０で受信した超音波反射波形とに基づ
いて、伝熱管８１内面に発生した減肉或いはきず等の欠
陥位置が、伝熱管８１の円周方向のどの位置にあるかが
判定する。その結果、減肉或いはきず等の発生原因を正
確に推定できるようになる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、熱交換器伝熱管内面の
欠陥の発生位置を精度よく、かつ高速に判定でき、その
結果、欠陥発生原因を正確に、かつ迅速に推定すること
ができる。
欠陥の発生位置を精度よく、かつ高速に判定でき、その
結果、欠陥発生原因を正確に、かつ迅速に推定すること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態例に係る伝熱管探傷用超
音波探触子を用いた超音波探傷装置の構成図である。
音波探触子を用いた超音波探傷装置の構成図である。
【図２】図１の角度センサーの反射体の側面図である。
【図３】図２のＡ矢視である。
【図４】図２のＢ矢視である。
【図５】図１の角度センサーの動作原理を示す図であ
る。
る。
【図６】反射エコーと反射時間との関係を示す図であ
る。
る。
【図７】水距離と超音波強度との関係を示す図である。
【図８】従来の回転ミラー式超音波探触子の構成図であ
る。
る。
【図９】従来の振動子回転式超音波探触子の構成図であ
る。
る。
【図１０】従来のマルチチャンネル式超音波探触子の構
成図である。
成図である。
１…超音波探触子、２…制御部、１０…角度センサー、
２０…多面体反射ミラー、２５…水、３０…探触子ケー
ブル部、４０…角度測定用超音波振動子、４２…反射
体、４３…伝達媒質、４５…錘、５２…超音波入射面、
５３…超音波入射の反対面、５５…平底ドリル穴、６０
…表面エコー、６２…平底ドリル穴エコー、６５…伝播
時間間隔、８０…超音波振動子、８１…伝熱管、８２、
８２'…超音波ビーム、１０２…電子切換器
２０…多面体反射ミラー、２５…水、３０…探触子ケー
ブル部、４０…角度測定用超音波振動子、４２…反射
体、４３…伝達媒質、４５…錘、５２…超音波入射面、
５３…超音波入射の反対面、５５…平底ドリル穴、６０
…表面エコー、６２…平底ドリル穴エコー、６５…伝播
時間間隔、８０…超音波振動子、８１…伝熱管、８２、
８２'…超音波ビーム、１０２…電子切換器
フロントページの続き (72)発明者 池田 和俊 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 AC02 BC02 BC07 BC11 DB02 DB18 EA09 GA19 GB04 GB26 GG30 GJ08
Claims (4)
- 【請求項１】熱交換器伝熱管内面に発生した欠陥を超音
波探傷により検査する伝熱管探傷用超音波探触子におい
て、 前記熱交換器伝熱管の軸方向に対し超音波ビームを送受
信するように配置された複数の超音波振動子と、前記各
超音波振動子から送信された超音波ビームを屈折させ前
記熱交換器伝熱管内面全周に入射させ、前記熱交換器伝
熱管内面から反射してきた前記超音波ビームを屈折させ
前記各超音波振動子に受信させる多面体反射ミラーと、
前記熱交換器伝熱管内での前記伝熱管探傷用超音波探触
子の円周方向の位置を計測する角度センサーとを有する
ことを特徴とする伝熱管探傷用超音波探触子。 - 【請求項２】請求項１において、前記超音波振動子を、
隣合う超音波振動子の超音波ビーム有効幅が互いにオー
バーラップする個数以上配置することを特徴とする伝熱
管探傷用超音波探触子。 - 【請求項３】請求項１において、前記各超音波振動子の
超音波ビーム発射面と前記多面体反射ミラーを介しての
前記熱交換器伝熱管内面との間の距離を、前記超音波振
動子直径Ｄと前記超音波の波長λによって決まる近距離
音場限界距離Ｄ2／４λの１.６倍以上にすることを特徴
とする伝熱管探傷用超音波探触子。 - 【請求項４】熱交換器伝熱管内で超音波を発信し、前記
熱交換器伝熱管内面から反射してきた前記超音波を受信
する伝熱管探傷用超音波探触子と、前記伝熱管探傷用超
音波探触子を制御して熱交換器伝熱管内面を探傷し欠陥
位置を判定する制御部とを有する超音波探傷装置におい
て、 前記伝熱管探傷用超音波探触子は、前記熱交換器伝熱管
の軸方向に対し超音波ビームを送受信するように配置さ
れた複数の超音波振動子と、前記各超音波振動子から送
信された超音波ビームを屈折させ前記熱交換器伝熱管内
面全周に入射させ、前記熱交換器伝熱管内面から反射し
てきた前記超音波ビームを屈折させ前記各超音波振動子
に受信させる多面体反射ミラーと、前記熱交換器伝熱管
内での前記伝熱管探傷用超音波探触子の円周方向の位置
を計測する角度センサーとを有し、前記制御部は、前記
計測した位置データを基に、前記各超音波振動子の前記
熱交換器伝熱管内での円周方向の位置を算出し、該算出
した位置データと前記各超音波振動子で受信した超音波
反射波形とに基づいて、前記熱交換器伝熱管内面に発生
した欠陥位置を判定することを特徴とする超音波探傷装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227484A JP2001050936A (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用いた超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227484A JP2001050936A (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用いた超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050936A true JP2001050936A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16861617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11227484A Pending JP2001050936A (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 伝熱管探傷用超音波探触子及びそれを用いた超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050936A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033329A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 電磁超音波探傷法およびそれに用いる電磁超音波トランスジューサ |
| US7886604B2 (en) | 2007-01-26 | 2011-02-15 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Electromagnetic ultrasonic flaw detection method and electromagnetic ultrasonic transducer to be used therefor |
| WO2014030718A1 (ja) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | 三菱重工業株式会社 | 伝熱管の支持力測定装置及び方法並びに移動体 |
| EP3637100A4 (en) * | 2017-06-07 | 2021-03-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | RECEPTACLE INSPECTION DEVICE AND RECEPTACLE INSPECTION PROCEDURE |
-
1999
- 1999-08-11 JP JP11227484A patent/JP2001050936A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033329A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 電磁超音波探傷法およびそれに用いる電磁超音波トランスジューサ |
| JP4718267B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2011-07-06 | 出光興産株式会社 | 電磁超音波探傷法 |
| US7886604B2 (en) | 2007-01-26 | 2011-02-15 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Electromagnetic ultrasonic flaw detection method and electromagnetic ultrasonic transducer to be used therefor |
| WO2014030718A1 (ja) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | 三菱重工業株式会社 | 伝熱管の支持力測定装置及び方法並びに移動体 |
| EP3637100A4 (en) * | 2017-06-07 | 2021-03-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | RECEPTACLE INSPECTION DEVICE AND RECEPTACLE INSPECTION PROCEDURE |
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