JP2001201486A - 母材への枝管溶接部及びその近傍の検査方法及びこれに用いる検査装置並びにこれらに用いるシュー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査対象となる溶接部近傍の枝管状況に制限
されずに母材への枝管溶接部及びその近傍を明確に検査
することの可能な方法及びこれに用いる検査装置並びに
これらに用いるシューを提供すること。 【解決手段】 枝管３１の中心軸Ｌ１方向視で、この枝
管３１の外径より大きな母材３０にこの枝管３１を溶接
部Ｍ１溶着してある母材への枝管溶接部を検査する。超
音波の送信子２１及び受信子２２を溶接部Ｍ１の検査対
象部Ｓを挟んで枝管幅方向Ｄｗに対し左右に振り分け、
送信子２１からシュー及び枝管３１を介して検査対象部
Ｓに向けて送信波Ｐ１を送り、この検査対象部Ｓで反射
した反射波Ｐ２を枝管３１及びシューを介して受信子２
２により受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば母管に対す
る枝管の管台溶接部等、母材への枝管溶接部及びその近
傍の検査方法及びこれに用いる検査装置並びにこれらに
用いるシューに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、母管に対する枝管の管台溶接
部におけるスラグ巻き込み等の溶接欠陥に起因して、管
台溶接部に疲労割れが生じることが知られており、超音
波探傷の分野では様々な探傷方法が検討されている。図
１１に示すように、管台溶接部は管台より外周側に拡張
しており、例えば、探触子から送信した縦波Ｐ１を一旦
管台底部で反射させて溶接部を検査する方法や、図１２
に示すように、探触子から送信した横波Ｐ１ａを管台底
部でモード変換により縦波Ｐ１ｂとして反射させて溶接
部を検査する方法が検討されている。

【０００３】しかし、前者の方法では、管台に接続され
る短管との溶接部等により探触子が接触不能となって一
部の管台溶接部を検査することができない。また、後者
の方法では、管台底部でのモード変換時に縦波が管台底
部の曲面によって拡散し、顕著な反射波を得ることがで
きない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の実情に鑑
みて、本発明の目的は、検査対象となる溶接部近傍の枝
管の状況に制限されずに母材への枝管溶接部及びその近
傍を鮮明に検査することの可能な方法及びこれに用いる
検査装置並びにこれらに用いるシューを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる母材への枝管溶接部及びその近傍の
検査方法の特徴は、枝管溶接部が、枝管の中心軸方向視
でこの枝管の外径より大きな母材にこの枝管を溶接部で
溶着したものであって、超音波の送信子と受信子とこれ
ら送信子及び受信子を前記枝管外面に接触させるシュー
を備え、前記送信子及び受信子を前記溶接部の検査対象
部を挟んで前記枝管幅方向に対し左右に振り分け、前記
送信子から前記シュー及び前記枝管を介して前記検査対
象部に向けて送信波を送り、この検査対象部で反射した
反射波を前記枝管及び前記シューを介して前記受信子に
より受信することにある。

【０００６】同特徴方法によれば、枝管壁を通して検査
対象部に対し直接超音波を送信し且つ受信することがで
き、鮮明な検査結果を得ることができる。しかも、同特
徴方法によれば、シューを交換等することで、送受信子
の取付位置を枝管の中心軸周りでずらせば、枝管溶接部
の異なる位置を検査することができるので、検査対象と
なる溶接部近傍の枝管の状況に制限されずに検査を行う
ことができる。

【０００７】上記特徴方法において、前記送信子、前記
受信子及び前記シューが互いの相対位置を保持した状態
でこれら前記送信子、前記受信子及び前記シューを前記
枝管周りで回転させてもよい。同特徴方法によれば、枝
管の中心軸周りで送受信子等を回転させれば、簡単に検
査対象部を枝管の全周にわたって効率よく検査すること
ができる。

【０００８】一方、上記検査方法に用いる検査装置の特
徴構成は、超音波の送信子と受信子とこれら送信子及び
受信子を前記枝管外面に接触させるシューを備え、前記
送信子からシュー及び前記枝管を介して前記検査対象部
に向けて送信波を送り且つこの検査対象部で反射した反
射波を前記枝管及び前記シューを介して前記受信子によ
り受信するように前記送信子及び前記受信子を前記溶接
部の検査対象部を挟んで前記枝管幅方向に対し左右に振
り分け、前記送信子、前記受信子及び前記シューが互い
の相対位置を保持した状態でこれら前記送信子、前記受
信子及び前記シューを前記枝管周りで回転させる送受信
子回転機構を備えていることにある。

【０００９】また、同検査装置を構成するにあたって
は、前記送受信子回転機構に連動して前記送信子及び受
信子の回転角度を検出するエンコーダーを有し、前記回
転機構は、前記枝管への固定側部に対し前記枝管の中心
軸周りで相対回転し且つ前記送信子、前記受信子及び前
記シューを支持する開口を有する開口輪を備え、この開
口輪と前記エンコーダーとの間には開口輪の回転をエン
コーダーに伝える回転伝達部材が介在し、前記開口輪に
接触する回転伝達部材が少なくとも前記開口の幅以上を
隔てて２個存在させてもよい。

【００１０】前記母材としては、例えば前記枝管に交差
状態で配置され且つ枝管より大径の母管が用いられ、前
記溶接部としては管台溶接部が該当する。

【００１１】また、上記検査方法又は検査装置に使用す
るシューの特徴構成は、送信子又は受信子の取付中心軸
が前記枝管の中心軸とねじれの関係にあることにある。

【００１２】

【発明の効果】上記本発明の母材への枝管溶接部及びそ
の近傍の検査方法及びこれに用いる検査装置並びにこれ
らに用いるシューの特徴によれば、検査対象となる溶接
部近傍の枝管状況に制限されずに母材への枝管溶接部を
鮮明に検査することが可能となった。

【００１３】本発明の他の目的、構成及び効果について
は以下の発明の実施の形態の欄において明らかになるで
あろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら本発明
の実施形態について説明する。図９，１０は本発明の検
査対象となる管台の縦断面図であり、図９は差込型、図
１０は突き合わせ型の管台をそれぞれ示す。図９の場合
は、母管３０に対し下溶接部Ｍ１で差込管台３２が溶接
され、この差込管台３２に差込部３３が差し込まれて中
溶接部Ｍ２で溶接される。さらに差込部３３に短管３４
やバルブが上溶接部Ｍ３で溶接される。すなわち、差込
管台３２、差込部３３及び短管３４が枝管３１を構成す
る。一方、図１０の場合は、母管３０に対し下溶接部Ｍ
１で突合管台３５が溶接され、上溶接部Ｍ３で短管３６
やバルブがさらに溶接される。すなわち、突合管台３
５，短管３６が枝管３１を構成する。本発明はＳＵＳや
鋼により構成された母管３０，枝管３１の下溶接部Ｍ１
〜上溶接部Ｍ３、特に下溶接部Ｍ１の検査に適してい
る。

【００１５】図１１，１２は比較例であり、上記差込管
台３２，差込部３３で用いた管台近傍の検査例である。
底面反射を利用する図１１の場合は探触子４０の移動が
例えば中溶接部Ｍ２で困難となることがある。また、モ
ード変換を利用する図１２の場合は、差込管台３２の底
面で縦波が拡散する不都合がある。

【００１６】本発明では、図１、図３に示すように、送
信子から送信波Ｐ１を枝管３１の管壁内部を斜め下方に
通過させて検査対象部Ｓに到達させ、ここで反射する反
射波Ｐ２を同じく対称的に枝管３１の管壁内部を斜め上
方に通過させて受信子で受信する。すなわち、送信波Ｐ
１，反射波Ｐ２が検査対象部Ｓを挟んでＶ字型になるよ
うに検査対象部Ｓと送受信子との配置を決めてある。こ
こに、送信子２１，受信子２２として使用する探触子２
０は図２に示すように円筒形で先端に雄ねじ部２０ａを
有しており、探触子２０と枝管３１との間に介在するシ
ュー２３に形成した雌ねじ部２３ａに螺合させてある。
図２〜４に示すシュー２３はアクリル樹脂等で形成さ
れ、雌ねじ部２３ａの反対面に枝管外面３１ａに接当さ
せるための管面接当凹部２３ｂを形成してある。同図か
ら理解されるように、雌ねじ部２３ａの中心軸である探
触子取付中心軸Ｌ２は、枝管中心軸Ｌ１及び管面法線Ｌ
３のいずれに対しても傾斜しており、枝管中心軸Ｌ１に
対してねじれの位置となる関係になっている。

【００１７】図５，６は検査装置１の送受信子回転機構
２を示し、この送受信子回転機構２は、大略、固定側部
３，開口輪４，エンコーダー８，回転伝達部材１０，シ
ュー保持具１６，探触子２０及びシュー２３を備えてい
る。固定側部３は馬蹄形の固定板５とこの固定板５を枝
管３１に取り付ける固定機構６を備えている。固定機構
６は、一対のシャフト７ａ，７ａを一対の支持板７ｂ、
７ｂ間に支持し、先端部に枝管３１への掛止部を備えた
一対のクランプ７ｃ，７ｃをそれぞれ一対のシャフト７
ａ，７ａに貫通させてガイドしてある。また、支持板７
ｂ、７ｂ間に支持した一対の逆ねじを有する締付ねじ７
ｄをそれぞれ一対のクランプ７ｃ，７ｃに螺合させ、摘
み７ｅの操作で一対のクランプ７ｃ，７ｃ間に枝管３１
に挟み込むように構成してある。

【００１８】開口輪４は円形でその一部に開口４ａを有
し、固定機構６での枝管３１に対する取付時に枝管３１
の枝管中心軸Ｌ１を中心に固定板５に対して相対回転す
るように固定板５の下面に取り付けてある。図示省略す
るが、開口輪４の内面に溝を形成し、固定板５の下面か
ら複数個突出させたローラーとこの溝とを嵌合させて開
口輪４と固定板５との相対回転を可能にしてある。

【００１９】開口輪４の外周には外歯車４ｂを形成して
あり、回転伝達部材１０を介してエンコーダー８を回転
させる。この回転伝達部材１０は、回転伝達部材１０の
下面に先の開口４ａの幅以上隔てて２箇所に配置した外
歯車４ｂに噛み合う一対の第一歯車１１，１１と、各第
一歯車１１に噛み合う第二歯車１２ａと、各第二歯車１
２ａと同軸でタイミングベルト１３を掛けわたす第三歯
車１２ｂと、エンコーダー８に取付られ第二歯車１２ｂ
に噛み合う小歯車１４とを備えている。かかる構成によ
り、一対の第一歯車１１，１１のうち一方が開口４ａに
面しても、必ず他方の第一歯車１１が外歯車４ｂに噛み
合ってエンコーダー８を回転させ、送信子２１，受信子
２２の回転角を検出することができる。

【００２０】探触子２０，シュー２３を支持する一対の
シュー保持具１６，１６は開口輪４の下面の適宜位置に
固定可能に構成されている。各シュー保持具１６は、開
口輪４への固定用の固定部１７と、これに対し枝管３１
の半径方向に伸縮可能なＨ字型のスライダー１８と、ス
ライダー１８を枝管中心軸Ｌ１に近接させるように押し
出す押圧ばね１９とを備えている。

【００２１】図７は検査装置１のブロック図を示し、こ
の検査装置１における送信子２１からはパーソナルコン
ピューター２６の操作によりパルサー２４ａを介して超
音波が発信される。受信子２２により受信された受信波
はレシーバー２４ｂでの増幅後にＡ／Ｄコンバーター２
５によりデジタル化されてパーソナルコンピューター２
６に入力され、エンコーダー８の角度ないし位置データ
ーと共に信号強度がモニター２７等により濃淡表示され
る。

【００２２】使用に際しては、先の検査対象部Ｓの位置
に応じて選択した適当なシュー２３を２本のねじにより
スライダー１８に枢支すると共に各固定部１７を調節し
て開口輪４の適宜位置に各シュー保持具１６を固定す
る。次に、先の両開口部４ａ，５ａをほぼ一致させた状
態で枝管３１をその開口部に受け入れ、固定機構６によ
りこの送受信子回転機構２全体を枝管３１に取り付け
る。そして、送信子２１，受信子２２により超音波を送
受信しつつ開口輪４を固定板５に対して相対回転させ、
各位置での信号を受信する。また、中溶接部Ｍ２，上溶
接部Ｍ３を適宜検査するにあたっては、固定機構６の操
作で枝管３１の異なる高さ位置に送受信子回転機構２を
取り付ければよい。

【００２３】ところで、図８の符号Ｓ１〜Ｓ３に示すよ
うに、位置の異なる検査対象部Ｓについては、符号Ｉ１
〜Ｉ３に示すように異なる入射部Ｉから異なる経路を介
して送信波Ｐ１が入射され、また対称的に反射波が反射
する。よって、Ｓ１〜Ｓ３とＩ１〜Ｉ３との組合せによ
り先のシュー保持具１６の形状を調整すれば足りる。

【００２４】最後に、本発明のさらに他の実施形態の可
能性について列挙する。上記各実施形態では、枝管３１
の取り付けられる母材として母管を用いたが、この母材
としては、例えば圧力容器のような管以外のものも含ま
れる。

【００２５】上記実施形態では、母材への枝管溶接部Ｍ
１〜Ｍ３の検査に本発明を実施した。しかし、本発明
は、枝管溶接部の近傍、例えば、図９の母材内面コーナ
ー部Ｃに生じるクラックや減肉等の欠陥を検査する場合
にも実施することができる。

【００２６】上記回転伝達部材１０は歯車に限られるも
のではなく、また、回転機構に限定されるものではな
い。

【００２７】上記実施形態では、検査対象部Ｓについ
て、換言すれば、枝管中心軸Ｌ１及び管面法線Ｌ３であ
る検査対象部中心軸Ｌ４の双方を含む平面について、送
信子２１，受信子２２を対称的に配置し、同じ形状のシ
ュー２３を用いたが、これらは非対称に配置してもよ
い。

【００２８】上記母管３０，枝管３１やシュー２３の材
料は上述の材料に限定されるものではない。

【００２９】上記送受信子回転機構２は、本実施形態に
係る検査方法にのみ用いられるのではなく、他の管や棒
の検査方法に用いることができる。すなわち、探触子取
付中心軸Ｌ２を枝管中心軸Ｌ１に直交や交差させて傾け
るように配置した探傷検査にも用いることができる。

【００３０】なお、特許請求の範囲の項に記入した符号
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定さ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる母材への枝管溶接部及びその近
傍の検査方法の原理を示す管台近傍の斜視図である。

【図２】送受信子、シュー及び枝管の関係を示す斜視図
である。

【図３】シュー、枝管及び溶接部の関係を示す平面図で
ある。

【図４】図３の側面図である。

【図５】本発明にかかる母材への枝管溶接部の検査装置
の枝管への取付状態を示す平面図である。

【図６】図５の裏面図である。

【図７】本発明にかかる母材への枝管溶接部の検査装置
のブロック図である。

【図８】検査対象部及び送受信部の関係を示す管台の側
面図である。

【図９】本発明の検査対象となる差し込み型管台の縦断
面図である。

【図１０】本発明の検査対象となる突き合わせ型管台の
縦断面図である。

【図１１】従来の管台検査方法を示す管台部の縦断面図
である。

【図１２】従来の別の管台検査方法を示す管台部の縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 検査装置 ２ 送受信子回転機構 ３ 固定側部 ４ 開口輪 ４ａ 開口 ４ｂ 外歯車 ５ 固定板 ５ａ 開口 ６ 固定機構 ７ａ シャフト ７ｂ 支持板 ７ｃ クランプ ７ｄ 締付ねじ ７ｅ 摘み ８ エンコーダー １０ 回転伝達部材 １１ 第一歯車 １２ａ 第二歯車 １２ｂ 第三歯車 １３ タイミングベルト １４ 小歯車 １６ シュー保持具 １７ 固定部 １８ スライダー １９ 押圧ばね ２０ 探触子 ２０ａ 雄ねじ部 ２１ 送信子 ２２ 受信子 ２３ シュー ２３ａ 雌ねじ部 ２３ｂ 管面接当凹部 ２４ａ パルサー ２４ｂ レシーバー ２５ Ａ／Ｄコンバーター ２６ パーソナルコンピューター ２７ モニター ３０ 母管（母材） ３１ 枝管 ３１ａ 枝管外面 ３２ 差込管台 ３３ 差込部 ３４ 短管 ３５ 突合管台 ３６ 短管 ４０ 探触子 Ｃ 母材内面コーナー部 Ｍ１ 下溶接部（管台溶接部） Ｍ２ 中溶接部 Ｍ３ 上溶接部 Ｉ 入射部 Ｏ 受信部 Ｓ 検査対象部 Ｄｗ 枝管幅方向 Ｗ 開口の幅 Ｐ１ 送信波 Ｐ２ 反射波 Ｌ１ 枝管中心軸 Ｌ２ 探触子取付中心軸 Ｌ３ 管面法線 Ｌ４ 検査対象部中心軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枝管（３１）の中心軸（Ｌ１）方向視
   で、この枝管（３１）の外径より大きな母材（３０）に
   この枝管（３１）を溶接部（Ｍ１）溶着してある母材へ
   の枝管溶接部及びその近傍の検査方法であって、超音波
   の送信子（２１）と受信子（２２）とこれら送信子（２
   １）及び受信子（２２）を前記枝管外面（３１ａ）に接
   触させるシュー（２３）を備え、前記送信子（２１）及
   び受信子（２２）を前記溶接部（Ｍ１）の検査対象部
   （Ｓ）を挟んで前記枝管幅方向（Ｄｗ）に対し左右に振
   り分け、前記送信子（２１）から前記シュー（２３）及
   び前記枝管（３１）を介して前記検査対象部（Ｓ）に向
   けて送信波（Ｐ１）を送り、この検査対象部（Ｓ）で反
   射した反射波（Ｐ２）を前記枝管（３１）及び前記シュ
   ー（２３）を介して前記受信子（２２）により受信する
   母材への枝管溶接部及びその近傍の検査方法。
2. 【請求項２】 前記送信子（２１）、前記受信子（２
   ２）及び前記シュー（２３）が互いの相対位置を保持し
   た状態でこれら前記送信子（２１）、前記受信子（２
   ２）及び前記シュー（２３）を前記枝管（３１）周りで
   回転させることを特徴とする請求項１に記載の母材への
   枝管溶接部及びその近傍の検査方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の母材への枝管溶
   接部及びその近傍の検査方法に用いる検査装置であっ
   て、超音波の送信子（２１）と受信子（２２）とこれら
   送信子（２１）及び受信子（２２）を前記枝管外面に接
   触させるシュー（２３）を備え、前記送信子（２１）か
   らシュー（２３）及び前記枝管を介して前記検査対象部
   （Ｓ）に向けて送信波（Ｐ１）を送り且つこの検査対象
   部（Ｓ）で反射した反射波（Ｐ２）を前記枝管（３１）
   及び前記シュー（２３）を介して前記受信子（２２）に
   より受信するように前記送信子（２１）及び前記受信子
   （２２）を前記溶接部（Ｍ１）の検査対象部（Ｓ）を挟
   んで前記枝管幅方向（Ｄｗ）に対し左右に振り分け、前
   記送信子（２１）、前記受信子（２２）及び前記シュー
   （２３）が互いの相対位置を保持した状態でこれら前記
   送信子（２１）、前記受信子（２２）及び前記シュー
   （２３）を前記枝管（３１）周りで回転させる送受信子
   回転機構（２）を備えていることを特徴とする母材への
   枝管溶接部の検査装置。
4. 【請求項４】 前記母材（３０）が前記枝管（３１）に
   交差状態で配置され且つ枝管（３１）より大径の母管で
   あり、前記溶接部（Ｍ１）が管台溶接部である請求項１
   若しくは２のいずれかに記載の母材への枝管溶接部及び
   その近傍の検査方法又は請求項３のいずれかに記載の母
   材への枝管溶接部の検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１若しくは２のいずれかに記載の
   母材への枝管溶接部及びその近傍の検査方法又は請求項
   ３若しくは４のいずれかに記載の母材への枝管溶接部の
   検査装置に使用するシュー（２３）であって、送信子
   （２１）又は受信子（２２）の取付中心軸（Ｌ２）が前
   記枝管（３１）の中心軸（Ｌ１）とねじれの関係にある
   シュー。