JP2007263697A - 超音波探触子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動子に機械的負担をかけることなく、様々な曲率を有した被検査体に対して適正に超音波検査を行うことができる超音波探触子装置を提供することである。
【解決手段】 ホルダー１５は超音波探触子１１を保持するとともに、柔軟性を有するシュー１４を着脱可能に装着する。シュー１４は、ホルダー１５により超音波探触子１１の楔１３と被検査体との間に取り付けられる。超音波探触子１１は、振動子１２から楔１３およびシュー１４を介して被検査体に超音波を送信するとともに被検査体からの反射波をシュー１４および楔１３を介して振動子１１で受信する。シュー１４は先端部が被検査体の表面形状に合うように各種の形状を有し、被検査体の表面形状に合わせて付け替え可能となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検査体内部へ超音波を送信し被検査体内部からの反射波を受信して被検査体内部のきずを検出するための超音波探触子装置に関する。

火力発電設備や水力発電設備等の発電設備は、様々な複雑な形状を有した機器から構成されている。例えば、タービン翼形状やベーン形状のような流体力学的に効率的な形状、あるいは配管エルボやドーナツ状配管のような曲面形状などを有した機器がある。

一方、発電設備を構成する機器の健全性を評価するために超音波検査が実施されている。例えば、被検査体である蒸気配管や給排水配管等の表面に超音波探触子を配置し、超音波探触子から被検査体内部に超音波を送信して、被検査体内部のきず部位からの反射波を受信し、被検査体内部のきずを検出するようにしている。

超音波探触子を被検査体に設置する際は、超音波探触子と被検査体表面との間に接触媒質を介在させ、超音波探触子と被検査体内部の密着度を高めることにより、超音波が被検査体の検査対象部位に適切に送信されるようにしている。

一般に超音波探触子は平板を検査対象としており、被検査体が特殊な曲率の表面形状である場合には、超音波探触子と被検査体との間に大きな隙間が生じるので、超音波探触子の先端部に被検査体の表面と同じ曲率のシューを装着し、被検査体の表面と超音波探触子との隙間をなくすようにしている。

一方、超音波探触子として柔軟性を有した振動子および楔で形成し、被検査体の曲面に沿って楔および振動子を屈曲変形させて、超音波探触子（楔）と被検査体との間に隙間が生じないようにしたものがある（特許文献１参照）。
国際公開第２００４／０７７０４５号パンフレット

しかし、発電設備には様々な機器が存在し各々が特殊な曲率を有しているため、超音波探触子の先端部に被検査体の表面と同じ曲率のシューを装着して超音波検査を行うには多くのシューが必要となる。また、特許文献１のものでは、超音波を送受信する振動子自体も屈曲変形するので、振動子に機械的な負担がかかる。このため、振動子の耐久性を保持するための保守管理が必要となり、また検査精度にばらつきが生じるおそれもある。

本発明の目的は、振動子に機械的負担をかけることなく、様々な曲率を有した被検査体に対して適正に超音波検査を行うことができる超音波探触子装置を提供することである。

請求項１の発明に係わる超音波探触子装置は、振動子から楔を介して被検査体に超音波を送信するとともに被検査体からの反射波を楔を介して前記振動子で受信する超音波探触子と、先端部が前記被検査体の表面形状に合うように各種の形状を有し前記超音波探触子の楔と前記被検査体との間に取り付けられる柔軟性を有した複数個のシューと、前記超音波探触子を保持するとともに前記シューを着脱可能に装着し前記シューを前記被検査体の表面に密着させるためのホルダーとを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係わる超音波探触子装置は、請求項１の発明において、前記ホルダーは、前記超音波探触子の保持位置を可変としたことを特徴とする。

請求項３の発明に係わる超音波探触子装置は、請求項１または２の発明において、前記ホルダーは、前記シューの形状に合わせた複数個のホルダーが用意されていることを特徴とする。

本発明によれば、被検査体の表面形状に合わせて柔軟性を有したシューを選択し、超音波探触子を保持したホルダーにシューを装着して、シューを被検査体の表面に密着させて検査を行うので、超音波探触子の振動子に機械的負担をかけることなく、超音波探触子１つで様々な曲率を有した被検査体の超音波検査を容易に行える。従って、これまで超音波検査が困難であった複雑な形状の発電設備に対しても適用が可能となり、設備の劣化及び損傷程度を正確に評価することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる超音波探触子装置の構成図である。超音波探触子１１は振動子１２と楔１３とから形成される。振動子１２は、楔１３およびシュー１４を介して被検査体に超音波を送信するとともに被検査体からの反射波をシュー１４および楔１３を介して受信する。

ホルダー１５は超音波探触子１１を内部に保持するとともに、超音波探触子の楔１３に接触してシュー１４を着脱可能に装着する。シュー１４は柔軟性を有する材質で形成される。例えば、ポリエチレンのようなゲル状媒質やゴムや熱可塑性プラスチック等の樹脂を充填して形成される。図１では先端部が平坦であるシュー１４が取り付けられた場合を示している。

ホルダー１５は、超音波探触子１１の保持位置を可変とする位置調整機構１６を有している。位置調整機構１６に一方端は超音波探触子１１に取り付けられ、ホルダー１５に形成された図示省略の案内溝により上下に案内されて超音波探触子１１の保持位置を可変とする。これにより、シュー１４のホルダー１５からの突出長ｘを調整することになる。シュー１４のホルダー１５からの突出長ｘは被検査体の表面形状に応じて調整する。

図２は、本発明の実施の形態における各種形状のシュー１４の側面図である。図１で示したように先端部が平坦であるシュー１４に加え、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、先端部の角度や曲面が異なる複数個のシュー１４ａ〜１４ｄを用意する。図２（ａ）のシュー１４ａは先端部に所定の角度αを持ったシューであり、図２（ｂ）のシュー１４ｂはシュー１４ａより大きな角度βを持ったシューである。これらシュー１４ａ、１４ｂを用意することにより、シュー１４ａ、１４ｂは柔軟性を有することから、表面斜角がα±Δα、β±Δβである被検査体の表面形状にフィットする。これにより、表面斜角を有した被検査体の検査が容易に可能となる。

一方、図２（ｃ）のシュー１４ｃは先端部に凹面１７を有したシューであり、図２（ｄ）は先端部に凸面１８を有したシューである。これらシュー１４ｃ、１４ｄを用意することにより、シュー１４ｃ、１４ｄは柔軟性を有することから、これらシュー１４ｃ、１４ｄの凹凸形状に近似した凹凸形状を有する被検査体の表面形状にフィットする。これにより、凹凸面を有した被検査体の検査が容易に可能となる。

このように、シュー１４をホルダー１５に付け替えとしたので、被検査対象の表面形状に合ったシュー１４を選択することができる。そして、シュー１４を被検査体の表面に密着させるために多少の押圧力を加えても、シュー１４は柔軟性を有し、シュー１４の形状は被検査体の表面形状に合ったものを選択しているので、振動子に機械的負担を加えることがない。また、所定の角度を持ったシュー１４ａ、１４ｂを用いることで、任意の屈折角での斜角探傷が可能となる。さらに、先端部の形状が凹面や凸面であるシュー１４ｃ、１４ｄを用いることでさらに安定した超音波探傷が行える。

次に、ホルダー１５はシュー１４の形状に合わせて形状の異なる複数個のホルダーを用意するようにしてもよい。図３は、図２（ａ）のシュー１４ａの形状に合わせた形状のホルダー１５ａを用いた超音波探触子装置の構成図であり、図３（ａ）は通常の使用状態でホルダー１５ａの位置調整した場合の構成図、図３（ｂ）は被検査体の表面形状に応じてホルダー１５ａの位置調整した場合の構成図である。

図３（ａ）、（ｂ）において、ホルダー１５ａは先端部がシュー１４ａと近似した形状に形成されている。従って、ホルダー１５ａでシュー１４ａを把持したとき、シュー１４ａの先端部からホルダー１５ａの先端部までの距離がいずれの箇所でもほぼ同じになる。

図３（ａ）に示すように、通常の使用状態ではシュー１４ａのホルダー１５ａからの突出長ｘは小さく、その突出長ｘは、どの部分でもほぼ同じ長さであり、シュー１４ａが被検査体の表面に押圧されたときに、柔軟性を有したシュー１４ａが被検査体の表面に密着する程度に変形する余裕があればよい。これにより、不用意に柔軟性を有するシュー１４ａに押圧力を加えることがなくなり、振動子に機械的負担を加えることがなくなる。従って、安定した探傷検査を行うことができる。

一方、被検査体の表面形状に応じてホルダー１５ａの位置調整する必要が生じることがある。例えば、シュー１４ａを被検査体の狭隘部分の表面に密着させるような場合であり、そのような場合は、図３（ｂ）に示すように、シュー１４ａのホルダー１５ａからの突出長ｘを大きくして、ホルダー１５ａが被検査体に接触しないようにする。

図４は、図２（ｄ）のシュー１４ｄの形状に合わせた形状のホルダー１５ｄを用いた超音波探触子装置の構成図である。図４に示すように、被検査体の狭隘部では、ホルダー１５ｄが被検査体１９に接触しないようにするために、シュー１４ｄのホルダー１５ｄからの突出長ｘはやや大きくする。なお、その突出長ｘは、ホルダー１５ｄで把持された部分ではいずれの箇所でも同じ長さである。そして、シュー１４ｄが被検査体の表面に押圧されたときに、柔軟性を有したシュー１４ｄは被検査体の表面に密着する程度に変形し、それ以上の不要な押圧力が加わったときはホルダー１５ｄが被検査体１９の一部に接触し、振動子に機械的負担を加えることがないようにする。

本発明の実施の形態によれば、超音波探触子を保持したホルダーに、柔軟性を有したシューを着脱可能に装着するので、被検査体の表面形状が複雑な曲面であったとしても適切なシューを選択して複雑な曲面にフィットさせることができる。従って、振動子に機械的負担を与えることなく超音波探傷を適切に実施することができる。また、ホルダー形状をシュー形状に合わせて形成した場合には、シューの変形をホルダーの先端部で抑制できるので、不要な機械的負担が振動子にかからないようにできる。

本発明の実施の形態に係わる超音波探触子装置の構成図。 本発明の実施の形態における各種形状のシューの側面図。 図２（ａ）のシューの形状に合わせた形状のホルダーを用いた超音波探触子装置の構成図。 図２（ｄ）のシューの形状に合わせた形状のホルダーを用いた超音波探触子装置の構成図。

符号の説明

１１…超音波探触子、１２…振動子、１３…楔、１４…シュー、１５…ホルダー、１６…位置調整機構、１７…凹面、１８…凸面、１９…被検査体

Claims (3)

1. 振動子から楔を介して被検査体に超音波を送信するとともに被検査体からの反射波を楔を介して前記振動子で受信する超音波探触子と、
   先端部が前記被検査体の表面形状に合うように各種の形状を有し前記超音波探触子の楔と前記被検査体との間に取り付けられる柔軟性を有した複数個のシューと、
   前記超音波探触子を保持するとともに前記シューを着脱可能に装着し前記シューを前記被検査体の表面に密着させるためのホルダーと、
   を備えたことを特徴とする超音波探触子装置。
2. 前記ホルダーは、前記超音波探触子の保持位置を可変としたことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子装置。
3. 前記ホルダーは、前記シューの形状に合わせた複数個のホルダーが用意されていることを特徴とする請求項１または２記載の超音波探触子装置。
   

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