JP2002090352A - 軸方向欠陥検出用超音波探傷装置 - Google Patents
軸方向欠陥検出用超音波探傷装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸方向欠陥検出用超音波探傷装置に関し、管
内の軸方向欠陥を軸方向の移動のみで、回転を伴わず、
迅速に行う。 【解決手段】 管内に挿入される本体の前後に探触子
５，６を配置する。前方の探触子５には周方向に４個の
振動子１３ａ〜１３ｄを配置し、後方の探触子６には５
の配置と周方向の位置をθ1 ，θ2 のようにずらせて４
個の振動子１４ａ〜１４ｄを配置する。各振動子は周方
向では壁面に向かって凸状の曲面を有し、管軸方向では
凹状の面を形成（図示省略）している。超音波ビーム１
７は凸状の曲面により周方向に広がるように分布し、そ
のため周方向の探傷領域が広くなり、軸方向では、逆に
凹状曲面により収束して精度を高める。管軸方向の移動
のみで全周囲の探傷ができる。
内の軸方向欠陥を軸方向の移動のみで、回転を伴わず、
迅速に行う。 【解決手段】 管内に挿入される本体の前後に探触子
５，６を配置する。前方の探触子５には周方向に４個の
振動子１３ａ〜１３ｄを配置し、後方の探触子６には５
の配置と周方向の位置をθ1 ，θ2 のようにずらせて４
個の振動子１４ａ〜１４ｄを配置する。各振動子は周方
向では壁面に向かって凸状の曲面を有し、管軸方向では
凹状の面を形成（図示省略）している。超音波ビーム１
７は凸状の曲面により周方向に広がるように分布し、そ
のため周方向の探傷領域が広くなり、軸方向では、逆に
凹状曲面により収束して精度を高める。管軸方向の移動
のみで全周囲の探傷ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は軸方向欠陥検出用超
音波探傷装置に関し、探傷用プローブを回転することな
く、直線方向の移動のみで迅速な軸方向の探傷を可能と
したものである。
音波探傷装置に関し、探傷用プローブを回転することな
く、直線方向の移動のみで迅速な軸方向の探傷を可能と
したものである。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービン等の熱交換器の細管は応力
腐食割れやドレンエロージョン減肉等により経年的に劣
化する。それ故、割れや減肉の程度を非破壊的に定量評
価することは機器及びプラントの信頼性向上に極めて重
要である。この熱交換器の細管はその内径が約１０mm程
度と小さく、かつ管板面間の距離が１０ｍ以上と長尺で
あるため、これを検査するには通常渦流探傷法や超音波
探傷法が用いられている。通常渦流探傷法は超音波探傷
法に比べて精度の面で問題があり、超音波探傷法が細管
の検査には多く活用されている。
腐食割れやドレンエロージョン減肉等により経年的に劣
化する。それ故、割れや減肉の程度を非破壊的に定量評
価することは機器及びプラントの信頼性向上に極めて重
要である。この熱交換器の細管はその内径が約１０mm程
度と小さく、かつ管板面間の距離が１０ｍ以上と長尺で
あるため、これを検査するには通常渦流探傷法や超音波
探傷法が用いられている。通常渦流探傷法は超音波探傷
法に比べて精度の面で問題があり、超音波探傷法が細管
の検査には多く活用されている。
【０００３】図６は従来の超音波探傷装置の一例を示す
図である。超音波探触子５１は、超音波探触子本体５２
と、カップリングチェック用反射板である音響ミラー５
３と、減衰チェック用反射板である音響ミラー５４と、
これら超音波探触子本体５２及び音響ミラー５３、５４
を被包する探触子ケース５５から構成される。又、試験
材である管５６と探触子ケース５５との間にはカップリ
ング材５７が充填される。カップリング材５７は一般に
接触媒質と呼ばれ、超音波探触子５１と管５６表面を密
着させて超音波の管５６への伝播を容易にするもので、
例えば油、水、グリセリン等が用いられている。超音波
探触子本体５２は超音波を送受信するものであり、探触
子ケース５５に被包されている。この超音波探触子本体
５２の超音波発射面は探触子ケース５５からカップリン
グ材５７中に露出しており、試験材である管５６に向け
て超音波ａが発射されるようになっている。この超音波
探触子本体５２から発射される超音波ａは、管１６表面
に所定の入射角で入射し、カップリング材５７中を伝播
して管５６の内表面で屈折して管５６中に進入し、この
屈折進入した超音波ｂが管外表面へ出て超音波ｄとなっ
て反射する。音響ミラー５３は、超音波探触子本体５２
から発射された超音波ａが管５６の内表面で反射して進
行する位置に設けられる。音響ミラー５３のミラー表面
の角度は、超音波の管５６表面での反射波ｃの入射する
方向に対して垂直に設定されている。従って、音響ミラ
ー５３に入射した反射波ｃがミラー５３で反射し、同一
の経路を辿って超音波探触子本体５２で受信できるよう
になっている。
図である。超音波探触子５１は、超音波探触子本体５２
と、カップリングチェック用反射板である音響ミラー５
３と、減衰チェック用反射板である音響ミラー５４と、
これら超音波探触子本体５２及び音響ミラー５３、５４
を被包する探触子ケース５５から構成される。又、試験
材である管５６と探触子ケース５５との間にはカップリ
ング材５７が充填される。カップリング材５７は一般に
接触媒質と呼ばれ、超音波探触子５１と管５６表面を密
着させて超音波の管５６への伝播を容易にするもので、
例えば油、水、グリセリン等が用いられている。超音波
探触子本体５２は超音波を送受信するものであり、探触
子ケース５５に被包されている。この超音波探触子本体
５２の超音波発射面は探触子ケース５５からカップリン
グ材５７中に露出しており、試験材である管５６に向け
て超音波ａが発射されるようになっている。この超音波
探触子本体５２から発射される超音波ａは、管１６表面
に所定の入射角で入射し、カップリング材５７中を伝播
して管５６の内表面で屈折して管５６中に進入し、この
屈折進入した超音波ｂが管外表面へ出て超音波ｄとなっ
て反射する。音響ミラー５３は、超音波探触子本体５２
から発射された超音波ａが管５６の内表面で反射して進
行する位置に設けられる。音響ミラー５３のミラー表面
の角度は、超音波の管５６表面での反射波ｃの入射する
方向に対して垂直に設定されている。従って、音響ミラ
ー５３に入射した反射波ｃがミラー５３で反射し、同一
の経路を辿って超音波探触子本体５２で受信できるよう
になっている。
【０００４】一方、超音波探触子本体５２から発射され
た超音波ａが管５６中に屈折進入し、この屈折波ｂが管
５６外表面で反射し、この反射波がさらに管５６内表面
で屈折してカップリング材５７中を進行する位置には、
音響ミラー５４が設けられる。音響ミラー５４は管５６
中からカップリング材５７に屈折して入射した超音波ｄ
の入射する方向に対して垂直に設定されている。従っ
て、音響ミラー５４に入射した超音波ｄがミラー５４表
面で反射し、同一の経路を辿って超音波探触子本体５２
で受信できるようになっている。さらに、超音波探触子
本体５２で行う超音波の送受信を制御する超音波探傷機
５０が超音波探触子本体５２に接続されており、超音波
探触子本体５２への超音波の送信指令及び超音波探触子
本体５２が受信した受信波形の処理等を行う。また、超
音波探傷機５０が受信波形の観測を行うため、受信波形
を表示する表示装置を内蔵する。
た超音波ａが管５６中に屈折進入し、この屈折波ｂが管
５６外表面で反射し、この反射波がさらに管５６内表面
で屈折してカップリング材５７中を進行する位置には、
音響ミラー５４が設けられる。音響ミラー５４は管５６
中からカップリング材５７に屈折して入射した超音波ｄ
の入射する方向に対して垂直に設定されている。従っ
て、音響ミラー５４に入射した超音波ｄがミラー５４表
面で反射し、同一の経路を辿って超音波探触子本体５２
で受信できるようになっている。さらに、超音波探触子
本体５２で行う超音波の送受信を制御する超音波探傷機
５０が超音波探触子本体５２に接続されており、超音波
探触子本体５２への超音波の送信指令及び超音波探触子
本体５２が受信した受信波形の処理等を行う。また、超
音波探傷機５０が受信波形の観測を行うため、受信波形
を表示する表示装置を内蔵する。
【０００５】図７は上記図６で説明した形式の超音波探
傷方法による超音波のビームの発射状況を示しており、
５６管内にセットされた振動子６０は平面型の振動子で
あり、超音波６１は管内面に発射され、内面で屈折し、
狭い領域６２でフォーカスしてしまい、探傷する点が限
定される。従って感度は高まるが探傷する領域が小さく
なり、全周を検査しようとすると、探触子、即ち、振動
子を周方向に多数並べる必要がある。細管内の検査では
径が小さいため平板状の振動子を周方向に配列するには
場所的に困難であり、従って探触子を回転する装置も出
現している。
傷方法による超音波のビームの発射状況を示しており、
５６管内にセットされた振動子６０は平面型の振動子で
あり、超音波６１は管内面に発射され、内面で屈折し、
狭い領域６２でフォーカスしてしまい、探傷する点が限
定される。従って感度は高まるが探傷する領域が小さく
なり、全周を検査しようとすると、探触子、即ち、振動
子を周方向に多数並べる必要がある。細管内の検査では
径が小さいため平板状の振動子を周方向に配列するには
場所的に困難であり、従って探触子を回転する装置も出
現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の細
管内を検査する超音波探傷装置は、振動子が平板状であ
り、送受信する超音波のビームは、管内面で屈折し、一
点でフォーカスするようになり、検査領域が狭くなり、
全周を検査するにはかなりの時間を必要としている。
又、これを解決するために探触子を回転させると共に、
管内を直線移動させて全周を検査方法が取られている
が、いずれにしても、蒸気タービンで用いられる多数の
長尺の細管を検査するのに探触子を回転させながら移動
するので探傷速度が遅くなってしまう。
管内を検査する超音波探傷装置は、振動子が平板状であ
り、送受信する超音波のビームは、管内面で屈折し、一
点でフォーカスするようになり、検査領域が狭くなり、
全周を検査するにはかなりの時間を必要としている。
又、これを解決するために探触子を回転させると共に、
管内を直線移動させて全周を検査方法が取られている
が、いずれにしても、蒸気タービンで用いられる多数の
長尺の細管を検査するのに探触子を回転させながら移動
するので探傷速度が遅くなってしまう。
【０００７】そこで本発明は、超音波振動子をマルチ化
することによりコンパクトな探傷装置を構成すると共
に、装置を回転することなしに管内の直線移動のみで迅
速に細管内の軸方向の欠陥を検出することのできる軸方
向欠陥検出用超音波探傷装置を提供することを課題とし
てなされたものである。
することによりコンパクトな探傷装置を構成すると共
に、装置を回転することなしに管内の直線移動のみで迅
速に細管内の軸方向の欠陥を検出することのできる軸方
向欠陥検出用超音波探傷装置を提供することを課題とし
てなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の（１）〜（３）の手段を提供する。
決するために、次の（１）〜（３）の手段を提供する。
【０００９】（１）管内に挿入され前後方向に移動可能
な円筒状本体と、同本体の両端部に設けられ管内の両端
部を摺動可能に密閉するシール端部と、同シール端部間
で前記本体の途中で軸方向前後に所定間隔を保って配置
された２個の円筒状の探触子本体と、同各探触子本体周
囲に配置され前記管内周壁面へ向かって超音波ビームを
送受信する複数の振動子とを有し、同各振動子は管内周
壁面に向かって凸状のなめらかな曲面を有すると共に、
前記前方の探触子の振動子と後方の探触子の振動子とは
互いに周方向の位置がずれて配置されていることを特徴
とする軸方向欠陥検出用超音波探傷装置。
な円筒状本体と、同本体の両端部に設けられ管内の両端
部を摺動可能に密閉するシール端部と、同シール端部間
で前記本体の途中で軸方向前後に所定間隔を保って配置
された２個の円筒状の探触子本体と、同各探触子本体周
囲に配置され前記管内周壁面へ向かって超音波ビームを
送受信する複数の振動子とを有し、同各振動子は管内周
壁面に向かって凸状のなめらかな曲面を有すると共に、
前記前方の探触子の振動子と後方の探触子の振動子とは
互いに周方向の位置がずれて配置されていることを特徴
とする軸方向欠陥検出用超音波探傷装置。
【００１０】（２）前記振動子の凸状のなめらかな曲面
は管軸方向ではなめらかな凹状曲面を形成していること
を特徴とする（１）記載の軸方向欠陥検出用超音波探傷
装置。
は管軸方向ではなめらかな凹状曲面を形成していること
を特徴とする（１）記載の軸方向欠陥検出用超音波探傷
装置。
【００１１】（３）前記振動子の曲面は微少な平面を接
続して曲面を形成することを特徴とする（１）記載の軸
方向欠陥検出用超音波探傷装置。
続して曲面を形成することを特徴とする（１）記載の軸
方向欠陥検出用超音波探傷装置。
【００１２】本発明の（１）においては、管内を探傷す
る場合には本体を筒内に挿入し、検査する初期位置にセ
ットする。シール端部の間にはカップリング材となる水
を封入してから前後の探触子に配置された複数の振動子
から順次超音波を管壁に向けて発射し、その反射波を振
動子で受け、探傷を行う。各振動子は前後の探触子の周
囲に配置され、かつ前後の振動子では互いに周方向の位
置をずらせて配置しているので、管内周面はいずれかの
振動子の探傷領域で網羅され、前後の探触子において全
周囲の探傷が可能となる。
る場合には本体を筒内に挿入し、検査する初期位置にセ
ットする。シール端部の間にはカップリング材となる水
を封入してから前後の探触子に配置された複数の振動子
から順次超音波を管壁に向けて発射し、その反射波を振
動子で受け、探傷を行う。各振動子は前後の探触子の周
囲に配置され、かつ前後の振動子では互いに周方向の位
置をずらせて配置しているので、管内周面はいずれかの
振動子の探傷領域で網羅され、前後の探触子において全
周囲の探傷が可能となる。
【００１３】更に、振動子は管内周壁面に向かって凸状
のなめらかな曲形を形成しているので、管内周方向に拡
大して広がりを有する超音波ビームが形成され、１個の
振動子の探傷領域が従来の平板状の振動子よりも広くな
り、管の全周囲がもれなく探傷することができる。この
ような本発明の（１）においては、本体を管内に挿入
し、軸方向の移動のみで回転を伴うことなく、長尺な多
数の細管の軸方向の欠陥を迅速に探傷することができ
る。
のなめらかな曲形を形成しているので、管内周方向に拡
大して広がりを有する超音波ビームが形成され、１個の
振動子の探傷領域が従来の平板状の振動子よりも広くな
り、管の全周囲がもれなく探傷することができる。この
ような本発明の（１）においては、本体を管内に挿入
し、軸方向の移動のみで回転を伴うことなく、長尺な多
数の細管の軸方向の欠陥を迅速に探傷することができ
る。
【００１４】本発明の（２）では振動子が周壁面に向か
う凸状の曲面に加え、更に軸方向では凹状の曲面を形成
するので、周方向にビームが拡大して感度が低下する分
は、軸方向へは凹状曲面でビームを収束させるので精度
を高めることができる。
う凸状の曲面に加え、更に軸方向では凹状の曲面を形成
するので、周方向にビームが拡大して感度が低下する分
は、軸方向へは凹状曲面でビームを収束させるので精度
を高めることができる。
【００１５】本発明の（３）では振動子の曲面が微小な
平板状の振動子を接続することにより、全体として曲面
を形成できるので、各振動子の曲面加工を不要とし、上
記（１）の発明と同様の効果を得ることができる。
平板状の振動子を接続することにより、全体として曲面
を形成できるので、各振動子の曲面加工を不要とし、上
記（１）の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳しく説明する。図１は本発明の実施
の一形態に係る軸方向欠陥検出用超音波探傷装置の全体
構成図である。図において、１は探傷装置本体であり、
管１０内に挿入される径を有する。通常ボイラ等のチュ
ーブの内径は１２〜１４mmのものが多く用いられてお
り、壁１８に支持されている。従って探傷装置本体１の
外径も、これよりも小さく、例えば１０mm程度であり、
管１０内で軸方向へ移動可能となっている。
て図面に基づいて詳しく説明する。図１は本発明の実施
の一形態に係る軸方向欠陥検出用超音波探傷装置の全体
構成図である。図において、１は探傷装置本体であり、
管１０内に挿入される径を有する。通常ボイラ等のチュ
ーブの内径は１２〜１４mmのものが多く用いられてお
り、壁１８に支持されている。従って探傷装置本体１の
外径も、これよりも小さく、例えば１０mm程度であり、
管１０内で軸方向へ移動可能となっている。
【００１７】２は支持部であり、図では左側に振動子を
支持する円筒状もしくは円柱状の探触子５，６を有し、
両端にはシール端部３，４が設けられ、全体で円筒状の
探傷装置本体１を構成している。シール端部３，４は円
周上に起設部を多重に（図では３重のリング）構成し、
管１０内壁面と摺動自在で内部のカップリング材料（本
例では水）をシールしている。シール端部４には振動子
に接続して信号を入力するリード線２１と、カップリン
グ材料である水を両シール端部３，４と管内壁間へ供給
するパイプ２２が接続され、リード線２１は探傷装置１
１へ、パイプ２２は水供給源へ、それぞれ接続されてい
る。
支持する円筒状もしくは円柱状の探触子５，６を有し、
両端にはシール端部３，４が設けられ、全体で円筒状の
探傷装置本体１を構成している。シール端部３，４は円
周上に起設部を多重に（図では３重のリング）構成し、
管１０内壁面と摺動自在で内部のカップリング材料（本
例では水）をシールしている。シール端部４には振動子
に接続して信号を入力するリード線２１と、カップリン
グ材料である水を両シール端部３，４と管内壁間へ供給
するパイプ２２が接続され、リード線２１は探傷装置１
１へ、パイプ２２は水供給源へ、それぞれ接続されてい
る。
【００１８】図２は上記図１で説明した探触子５，６を
示す図である。図において、（ａ）は前方の探触子５
を、（ｂ）は後方の探触子６を、それぞれ示す側面図で
ある。図２（ａ）において、管１０内の中心には探触子
５が配置され、４個の振動子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄが周囲に取付けられている。振動子はコンポジッ
ト型振動子であり、各振動子１３ａ〜１３ｄは、それぞ
れ管内周壁へ向かって凸状の曲面形状を有し、曲面状の
振動子から図中黒ぬりで示すように内壁面に向かって円
周方向に拡大するように超音波ビーム１７が送信され、
又反射波が同じ経路を通って振動子へ受信される。
示す図である。図において、（ａ）は前方の探触子５
を、（ｂ）は後方の探触子６を、それぞれ示す側面図で
ある。図２（ａ）において、管１０内の中心には探触子
５が配置され、４個の振動子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄが周囲に取付けられている。振動子はコンポジッ
ト型振動子であり、各振動子１３ａ〜１３ｄは、それぞ
れ管内周壁へ向かって凸状の曲面形状を有し、曲面状の
振動子から図中黒ぬりで示すように内壁面に向かって円
周方向に拡大するように超音波ビーム１７が送信され、
又反射波が同じ経路を通って振動子へ受信される。
【００１９】従って管の円周方向では４個の振動子１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって円周上の主要な領
域が網羅され、図中、黒ぬりのビーム１７のない白部分
が探傷領域から外れることになる。本発明では、この前
方の探触子５で探傷されない探傷領域は、（ｂ）で後述
する後方の探触子６で探傷するようにして管内周囲がす
べて同一位置で探傷できるようにしたものである。
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって円周上の主要な領
域が網羅され、図中、黒ぬりのビーム１７のない白部分
が探傷領域から外れることになる。本発明では、この前
方の探触子５で探傷されない探傷領域は、（ｂ）で後述
する後方の探触子６で探傷するようにして管内周囲がす
べて同一位置で探傷できるようにしたものである。
【００２０】即ち、（ｂ）においては図１に示すように
探触子６が探触子５の後方に配置されている。探触子６
にも５と同じく曲面状の振動子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄが周囲に配置されており、これら振動子はそ
れぞれθ1 ，θ2 で示すように前後で位置がずれてお
り、同様に図中黒ぬりで示す領域に超音波ビーム１７を
送受信するので、前述の探触子５で探傷されなかった残
りの領域が探傷される。従って、これら前後の２個の探
触子５，６で管１０の全周囲が同一位置で移動すること
なく、探傷されることになる。
探触子６が探触子５の後方に配置されている。探触子６
にも５と同じく曲面状の振動子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄが周囲に配置されており、これら振動子はそ
れぞれθ1 ，θ2 で示すように前後で位置がずれてお
り、同様に図中黒ぬりで示す領域に超音波ビーム１７を
送受信するので、前述の探触子５で探傷されなかった残
りの領域が探傷される。従って、これら前後の２個の探
触子５，６で管１０の全周囲が同一位置で移動すること
なく、探傷されることになる。
【００２１】図３は上記に説明した探触子の振動子の軸
方向の面を示す斜視図である。図示の例では、説明の都
合上振動子１３ｂを代表して示しているが、すべての振
動子共同じ形状である。図において、径方向Ｘについて
は、前述のように凸部１６で示す曲面形状を有している
が軸方向Ｙでは、凹部１５を形成するようになってお
り、これにより円周方向には、凸面により超音波ビーム
を拡散させるようにし、軸方向では凹面を形成して超音
波ビームを収束させ、円周方向でビームの拡大により低
下する感度を軸方向ではビームを収束させて感度が向上
するようにしている。
方向の面を示す斜視図である。図示の例では、説明の都
合上振動子１３ｂを代表して示しているが、すべての振
動子共同じ形状である。図において、径方向Ｘについて
は、前述のように凸部１６で示す曲面形状を有している
が軸方向Ｙでは、凹部１５を形成するようになってお
り、これにより円周方向には、凸面により超音波ビーム
を拡散させるようにし、軸方向では凹面を形成して超音
波ビームを収束させ、円周方向でビームの拡大により低
下する感度を軸方向ではビームを収束させて感度が向上
するようにしている。
【００２２】なお、上記図１〜図３の例では各振動子が
なめらかな曲面を有する例で説明したが、この曲面は、
例えば、微小な平板状の振動子を曲面に張り付けて全体
で曲面を形成するようにしても良く、この場合には、各
振動子は曲面を形成することがないので、振動子の加工
は容易となる利点がある。
なめらかな曲面を有する例で説明したが、この曲面は、
例えば、微小な平板状の振動子を曲面に張り付けて全体
で曲面を形成するようにしても良く、この場合には、各
振動子は曲面を形成することがないので、振動子の加工
は容易となる利点がある。
【００２３】図４は上記に説明した超音波ビームの送受
信の状況を示す図で、（ａ）は１個の振動子１３を代表
して示した図である。振動子１３は管軸の垂直軸に対し
て角度θだけ傾斜して発射する中心のビーム方向が角度
θだけ傾斜しており、ビームが管内面にできるだけ傾斜
して入射するように配置されている。振動子１３は円周
方向では壁面に対して凸状の曲面を形成しており、この
曲面により送受信する超音波ビーム１７ａは周方向に拡
大して広範囲の領域においてビームが送受信される。従
って円周方向では領域１９のように広い部分の探傷が網
羅されることになる。
信の状況を示す図で、（ａ）は１個の振動子１３を代表
して示した図である。振動子１３は管軸の垂直軸に対し
て角度θだけ傾斜して発射する中心のビーム方向が角度
θだけ傾斜しており、ビームが管内面にできるだけ傾斜
して入射するように配置されている。振動子１３は円周
方向では壁面に対して凸状の曲面を形成しており、この
曲面により送受信する超音波ビーム１７ａは周方向に拡
大して広範囲の領域においてビームが送受信される。従
って円周方向では領域１９のように広い部分の探傷が網
羅されることになる。
【００２４】図４（ｂ）は（ａ）の管軸方向の振動子１
３のＡ−Ａ断面図である。上記（ａ）図に示すように、
振動子１３は円周方向の面においては凸状の曲面を有し
ていたが、管軸方向では凹状の断面形状を有している。
従って、超音波ビームは１７ｂで示すように管軸方向で
は収束し、１９においてフォーカスするようになり、円
周方向のビーム拡大による精度の低下を管軸方向で補う
ようにしている。
３のＡ−Ａ断面図である。上記（ａ）図に示すように、
振動子１３は円周方向の面においては凸状の曲面を有し
ていたが、管軸方向では凹状の断面形状を有している。
従って、超音波ビームは１７ｂで示すように管軸方向で
は収束し、１９においてフォーカスするようになり、円
周方向のビーム拡大による精度の低下を管軸方向で補う
ようにしている。
【００２５】次に、上記構成の実施の形態における軸方
向欠陥検出用超音波探傷装置の作用について図５に基づ
いて説明する。図５は本発明の超音波探傷装置の制御系
統を示し、（ａ）は全体のブロック図、（ｂ）は送受信
信号のタイミング図である。図示のように、探触子５に
は４個の振動子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを有
し、又、探触子６にも４個の振動子１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄを有しており、これら振動子はマルチプレ
クサ２０を介して超音波探傷装置１１に接続されてい
る。又、探傷装置１１は水供給源１２にも信号を送り、
水供給源１２を作動させるようになっている。
向欠陥検出用超音波探傷装置の作用について図５に基づ
いて説明する。図５は本発明の超音波探傷装置の制御系
統を示し、（ａ）は全体のブロック図、（ｂ）は送受信
信号のタイミング図である。図示のように、探触子５に
は４個の振動子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを有
し、又、探触子６にも４個の振動子１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄを有しており、これら振動子はマルチプレ
クサ２０を介して超音波探傷装置１１に接続されてい
る。又、探傷装置１１は水供給源１２にも信号を送り、
水供給源１２を作動させるようになっている。
【００２６】探傷する場合には探傷装置本体１を検査す
べき管内に挿入し、水供給源１２を作動させてカップリ
ング材料である水をシール端部３，４間（図１参照）に
供給する。その後、探傷装置１１から超音波振動信号を
発すると、その信号はマルチプレクサ２０を介して各振
動子へ後述するように順次送られ、振動子から発射され
た超音波振動信号は管内壁へ媒体である水を介して伝播
し、管壁内の欠陥で反射して振動子で受信され、その受
信波はマルチプレクサ２０を介して探傷装置１１で受信
される。
べき管内に挿入し、水供給源１２を作動させてカップリ
ング材料である水をシール端部３，４間（図１参照）に
供給する。その後、探傷装置１１から超音波振動信号を
発すると、その信号はマルチプレクサ２０を介して各振
動子へ後述するように順次送られ、振動子から発射され
た超音波振動信号は管内壁へ媒体である水を介して伝播
し、管壁内の欠陥で反射して振動子で受信され、その受
信波はマルチプレクサ２０を介して探傷装置１１で受信
される。
【００２７】振動子１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｂに
は（ｂ）図に示すようにマルチプレクサ２０により
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように送受信の
時間帯が分割され探触子５の振動子１３ａ〜１３ｄにお
いて順次信号の発信／受信がなされる。図示のように時
間ｔ0 間において１個の振動子から超音波の発信及びそ
の反射波の受信がなされ、時間ｔ1 後に、次の振動子の
送受信がなされるように時間配分がなさる。次に接触子
６も同様に４個の振動子１４ａ〜１４ｄが作動し、時間
ｐにおいて全周の探傷がなされる。このように時間配分
することにより、各振動子同志の信号の干渉が防止され
る。
は（ｂ）図に示すようにマルチプレクサ２０により
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように送受信の
時間帯が分割され探触子５の振動子１３ａ〜１３ｄにお
いて順次信号の発信／受信がなされる。図示のように時
間ｔ0 間において１個の振動子から超音波の発信及びそ
の反射波の受信がなされ、時間ｔ1 後に、次の振動子の
送受信がなされるように時間配分がなさる。次に接触子
６も同様に４個の振動子１４ａ〜１４ｄが作動し、時間
ｐにおいて全周の探傷がなされる。このように時間配分
することにより、各振動子同志の信号の干渉が防止され
る。
【００２８】時間ｐで全周の探傷が終わると、探傷装置
本体１を管軸方向へ所定距離だけ前進させ、同様な作動
により、その軸方向位置において全周の探傷を行い、順
次管軸方向へ探傷装置本体１を移動させるのみで、回転
を伴うことなく細管内の欠陥検査が実施できる。従来の
超音波検査では、ボイラの細管等においては、速くても
２０mm／秒の管軸方向の速度で検査を行っていたもの
が、本発明によれば５００mm／秒の高速度で検査が可能
となるものである。
本体１を管軸方向へ所定距離だけ前進させ、同様な作動
により、その軸方向位置において全周の探傷を行い、順
次管軸方向へ探傷装置本体１を移動させるのみで、回転
を伴うことなく細管内の欠陥検査が実施できる。従来の
超音波検査では、ボイラの細管等においては、速くても
２０mm／秒の管軸方向の速度で検査を行っていたもの
が、本発明によれば５００mm／秒の高速度で検査が可能
となるものである。
【００２９】
【発明の効果】本発明の管軸方向欠陥検出用探傷装置
は、（１）管内に挿入され前後方向に移動可能な円筒状
本体と、同本体の両端部に設けられ管内の両端部を摺動
可能に密閉するシール端部と、同シール端部間で前記本
体の途中で軸方向前後に所定間隔を保って配置された２
個の円筒状の探触子本体と、同各探触子本体周囲に配置
され前記管内周壁面へ向かって超音波ビームを送受信す
る複数の振動子とを有し、同各振動子は管内周壁面に向
かって凸状のなめらかな曲面を有すると共に、前記前方
の探触子の振動子と後方の探触子の振動子とは互いに周
方向の位置がずれて配置されていることを特徴としてい
る。このような構成により、各振動子は前後の探触子の
周囲に配置され、かつ前後の振動子では互いに周方向の
位置をずらせて配置しているので、管内周面はいずれの
振動子の探傷領域で網羅され、前後の探触子において全
周囲の探傷が可能となる。更に、振動子は管内周壁面に
向かって凸状のなめらかな曲形を形成しているので、管
内周方向に拡大して広がりを有する超音波ビームが形成
され、１個の振動子の探傷領域が従来の平板状の振動子
よりも広くなり、管の全周囲がもれなく探傷することが
できる。このような本発明の（１）においては、本体を
管内に挿入し、軸方向の移動のみで回転を伴うことな
く、長尺な多数の細管の軸方向の欠陥を迅速に探傷する
ことができる。
は、（１）管内に挿入され前後方向に移動可能な円筒状
本体と、同本体の両端部に設けられ管内の両端部を摺動
可能に密閉するシール端部と、同シール端部間で前記本
体の途中で軸方向前後に所定間隔を保って配置された２
個の円筒状の探触子本体と、同各探触子本体周囲に配置
され前記管内周壁面へ向かって超音波ビームを送受信す
る複数の振動子とを有し、同各振動子は管内周壁面に向
かって凸状のなめらかな曲面を有すると共に、前記前方
の探触子の振動子と後方の探触子の振動子とは互いに周
方向の位置がずれて配置されていることを特徴としてい
る。このような構成により、各振動子は前後の探触子の
周囲に配置され、かつ前後の振動子では互いに周方向の
位置をずらせて配置しているので、管内周面はいずれの
振動子の探傷領域で網羅され、前後の探触子において全
周囲の探傷が可能となる。更に、振動子は管内周壁面に
向かって凸状のなめらかな曲形を形成しているので、管
内周方向に拡大して広がりを有する超音波ビームが形成
され、１個の振動子の探傷領域が従来の平板状の振動子
よりも広くなり、管の全周囲がもれなく探傷することが
できる。このような本発明の（１）においては、本体を
管内に挿入し、軸方向の移動のみで回転を伴うことな
く、長尺な多数の細管の軸方向の欠陥を迅速に探傷する
ことができる。
【００３０】本発明の（２）では振動子が周壁面に向う
凸状の曲面に加え、更に、軸方向では凹状の曲面を形成
するので、周方向にビームが拡大して感度が低下する分
は軸方向へは凹状曲面でビームを収束させるので精度を
高めることができる。
凸状の曲面に加え、更に、軸方向では凹状の曲面を形成
するので、周方向にビームが拡大して感度が低下する分
は軸方向へは凹状曲面でビームを収束させるので精度を
高めることができる。
【００３１】本発明の（３）では振動子の曲面が微小な
平板状の振動子を接続することにより、全体として曲面
を形成できるので、各振動子の曲面加工を不要とし、上
記（１）の発明と同様の効果を得ることができる。
平板状の振動子を接続することにより、全体として曲面
を形成できるので、各振動子の曲面加工を不要とし、上
記（１）の発明と同様の効果を得ることができる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る管軸方向欠陥検出
用探傷装置の全体構成を示す側面図である。
用探傷装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る探傷装置の探触子
の振動子配置を示し、（ａ）は前文の、（ｂ）は後方の
探触子の正面図である。
の振動子配置を示し、（ａ）は前文の、（ｂ）は後方の
探触子の正面図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る探傷装置における
振動子の形状を示す斜視図である。
振動子の形状を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る探傷装置における
超音波ビームを示す図で、（ａ）は管周方向、（ｂ）は
管軸方向でのビームの状況を示す。
超音波ビームを示す図で、（ａ）は管周方向、（ｂ）は
管軸方向でのビームの状況を示す。
【図５】本発明の実施の一形態に係る探傷装置の制御系
統を示し、（ａ）は全体ブロック図、（ｂ）は信号のタ
イミング図である。
統を示し、（ａ）は全体ブロック図、（ｂ）は信号のタ
イミング図である。
【図６】従来の代表的な超音波探傷装置の構成図であ
る。
る。
【図７】従来の超音波探傷装置の超音波ビームの状態を
示す図である。
示す図である。
１ 探傷装置本体 ２ 支持部 ３，４ シール端部 ５，６ 探触子 １０ 管 １１ 探傷装置 １２ 水供給源 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 振動子 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 振動子 １５ 凹部 １６ 凸部 １７ 超音波ビーム ２０ マルチプレクサ
Claims (3)
- 【請求項１】 管内に挿入され前後方向に移動可能な円
筒状本体と、同本体の両端部に設けられ管内の両端部を
摺動可能に密閉するシール端部と、同シール端部間で前
記本体の途中で軸方向前後に所定間隔を保って配置され
た２個の円筒状の探触子本体と、同各探触子本体周囲に
配置され前記管内周壁面へ向かって超音波ビームを送受
信する複数の振動子とを有し、同各振動子は管内周壁面
に向かって凸状のなめらかな曲面を有すると共に、前記
前方の探触子の振動子と後方の探触子の振動子とは互い
に周方向の位置がずれて配置されていることを特徴とす
る軸方向欠陥検出用超音波探傷装置。 - 【請求項２】 前記振動子の凸状のなめらかな曲面は管
軸方向ではなめらかな凹状曲面を形成していることを特
徴とする請求項１記載の軸方向欠陥検出用超音波探傷装
置。 - 【請求項３】 前記振動子の曲面は微少な平面を接続し
て曲面を形成することを特徴とする請求項１記載の軸方
向欠陥検出用超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000278221A JP2002090352A (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 軸方向欠陥検出用超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000278221A JP2002090352A (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 軸方向欠陥検出用超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090352A true JP2002090352A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18763417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000278221A Withdrawn JP2002090352A (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 軸方向欠陥検出用超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002090352A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020148603A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 株式会社ニチゾウテック | 超音波探触子、アンカーボルト超音波探傷検査装置およびアンカーボルトの超音波探傷検査方法 |
| EP3875896A4 (en) * | 2018-11-01 | 2021-12-08 | Hibot Corporation | ULTRASONIC PROBE AND PIPE THICKNESS MEASUREMENT PROCESS UNDER INSPECTION USING THE SAME PROBE |
| JP7150203B1 (ja) | 2022-01-17 | 2022-10-07 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | 超音波探傷プローブ |
-
2000
- 2000-09-13 JP JP2000278221A patent/JP2002090352A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3875896A4 (en) * | 2018-11-01 | 2021-12-08 | Hibot Corporation | ULTRASONIC PROBE AND PIPE THICKNESS MEASUREMENT PROCESS UNDER INSPECTION USING THE SAME PROBE |
| JP2020148603A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 株式会社ニチゾウテック | 超音波探触子、アンカーボルト超音波探傷検査装置およびアンカーボルトの超音波探傷検査方法 |
| JP7150203B1 (ja) | 2022-01-17 | 2022-10-07 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | 超音波探傷プローブ |
| JP2023104386A (ja) * | 2022-01-17 | 2023-07-28 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | 超音波探傷プローブ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071204 |