JP2012211828A

JP2012211828A - 探傷センサー

Info

Publication number: JP2012211828A
Application number: JP2011077701A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ikebukuro; 孝志池袋; Tadakazu Onishi; 忠和大西
Original assignee: Kobelco Inspection and Service Co Ltd
Current assignee: Kobelco Inspection and Service Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-01

Abstract

【課題】曲率半径の小さな湾曲部を有する管において当該湾曲部を通過して探傷することができる探傷センサーを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、超音波の発受信を行う探触部２０と、探触部２０から両側に延びる一対のコイルバネ１２と、管８０の中心に探触部２０を位置させるために各コイルバネ１２に配置される一対の調芯部３０とを備え、各調芯部３０は、中心部をコイルバネ１２が貫通する板状の調芯部本体３２と、調芯部本体３２の両側に配置され、各中心部をコイルバネ１２が貫通する一対の球状の規制部４０とを有し、調芯部本体３２は、樹脂製で、管内周面８６に周方向に連続又は断続に当接する当接面３４ａを周縁部の先端に有し、各規制部４０は、樹脂製で、管８０の径方向における大きさが調芯部本体３２よりも小さく且つ探触部２０よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、管の管壁に生じた割れや減肉等を管内から超音波を用いて探傷するための探傷センサーに関する。

従来から、管の内側から超音波を用いて管壁に生じた割れや減肉等の材料キズ（以下、単に「キズ」と称する。）を探傷する探傷センサーとして、特許文献１に記載のものが知られている。

この探傷センサーは、図７に示されるように、超音波の発受信を行う探触子本体１０２と、探触子本体１０２から一方向に延びる連結部１０４と、前記一方向における探触子本体１０２の両端部に設けられ、探触子本体１０２を管１５０の径方向の中心に位置させるための調芯部１１０と、を備える。

連結部１０４は、湾曲可能に構成される。調芯部１１０は、基部１１２と、この基部１１２から１５０管の径方向に延びる複数のブラシ１１４とを有する。このブラシ１１４は、所定の弾性を有し、当該ブラシ１１４の先端が管内周面１５２に当接することによって、探触子本体１０２を管１５０の径方向の中心に位置するように支持する。これにより、探触子本体１０２から管内周面１５２の周方向の各位置までの距離が一定となることで、管壁を全周に亘って精度よく探傷することが可能となる。即ち、探触子本体１０２から発振された超音波が当該探触子本体１０２に戻ってくるまでの時間に基づいて探傷を行うため、当該探触子本体１０２が管１５０の径方向の中心からずれると、発振された超音波が探触子本体１０２に戻ってくるまでの時間が周方向の各位置において異なることとなり、周方向の各位置における探傷を正確に行えなくなる。

この探傷センサー１００は、超音波送受信器１３０から延びるケーブルｋの先端に接続され、管１５０に挿入される。この挿入された状態で、超音波送受信器１３０からの信号によって探触子本体１０２から発振された超音波が管壁を伝播し、反射して戻ってきた超音波を探触子本体１０２が受信する。この受信信号を超音波送受信器１３０が解析することにより管壁のキズが検出される。そして、管１５０内に水を流してその水圧等によって探傷センサー１００を管１５０内において管軸方向に進ませ（移動させ）、前記管軸方向の各位置での管壁の探傷を行う。このとき、管内周面１５２にごみ等の付着によって凸部が生じていても、ブラシ１１４が所定の弾性を有するためこの凸部と当接したブラシ１１４のみが湾曲し、残りのブラシ１１４によって探触子本体１０２が管１５０の径方向の中心位置に支持されたままこの凸部が生じている位置を通過することができる。また、湾曲部（曲管部）等のように、管軸方向において管１５０の内径が局所的に小さくなっていても、上記同様に、ブラシ１１４が湾曲することによって、探触子本体１０２が管１５０の径方向の中心位置に支持されたまま通過することができる。

特許第３６５２１１８号公報

上記の探傷センサー１００を用いて管１５０の湾曲部の探傷を行う場合、水圧等によって探傷センサー１００が管１５０の奥に向かって押し込まれると、探触子本体１０２が湾曲部の外側の管壁に向けて押し付けられる（図８の矢印ｆ参照）。このとき、管１５０の湾曲部の曲率半径が小さくなるほど、探触子本体１０２が前記管壁に押し付けられる力ｆが大きくなる。そのため、管１５０の曲率半径が所定の値よりも小さくなると、探触子本体１０２に加わる管壁方向の力によって探触子本体１０２が管壁と接触する。このように探触子本体１０２が管壁と接触すると摩擦が大きくなるため探傷センサー１００を奥に進めることが出来なくなり、当該位置よりも奥側の探傷ができなくなる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、曲率半径の小さな湾曲部を有する管において当該湾曲部を通過して探傷することができる探傷センサーを提供することを課題とする。

そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、管内に挿入され、当該管の内側からキズを探傷する探傷センサーであって、超音波を前記管内から管壁に向けて発信すると共に当該管壁からの前記超音波を受信する探触部と、所定の直線に沿って前記探触部から両側に延びる一対のコイルバネと、前記管内の径方向の中心に前記探触部を位置させるために各コイルバネにそれぞれ配置される複数の調芯部と、を備える。そして、各調芯部は、前記直線と直交する方向に拡がり、その中心部を前記コイルバネが貫通する板状の調芯部本体と、前記直線上において前記調芯部本体の両側に配置され、それぞれの中心部を前記コイルバネが貫通する一対の球状の規制部と、を有し、前記調芯部本体は、樹脂によって形成され、管内周面に対して当該管の周方向に連続又は断続に当接する当接面を周縁部の先端に有し、前記各規制部は、樹脂によって形成され、前記管の径方向における大きさが前記調芯部本体よりも小さく且つ前記探触部よりも大きい。

本発明によれば、管の湾曲部（曲管部）において探触部に管壁方向に力が働いても、規制部が管壁に当接することによって探触部が管壁に接触することが防止され、これにより、曲率の小さな湾曲部内を探傷センサーが管軸方向に移動し易くなる。

具体的には、管の湾曲部に探傷センサーが水圧等によって押し込まれることにより探触部に管壁方向への力が働くと、樹脂でできた板状の調芯部本体が湾曲して探触部が管壁に接近しようとするが、探触部が管壁と接触する前に探触部の両側に配置される調芯部の規制部が管壁と接触し、これにより、探触部の管壁への接触が確実に阻止される。即ち、各規制部は、管の径方向の大きさが探触部よりも大きいため、探触部が管壁側に移動したときに、探触部の両側において当該探触部よりも先に管壁とそれぞれ接触し、探触部のそれ以上の管壁側への移動を確実に規制する。このとき、規制部は、球状であるため管壁との接触面積が小さく、また、樹脂で形成されているため管壁との間の摩擦も抑えられることにより、探傷センサーは、曲率の小さな管の湾曲部であっても、水圧等によって押し込まれることにより管内を進むことが可能となる。

また、調芯部本体の両側に一対の規制部が設けられることにより、探傷センサーが管内を移動するときに調芯部本体が傾き難くなり、直進性が向上する。

しかも、調芯部本体が樹脂でできた板状の部材であるため、周縁の一部を厚さ方向に移動させるように湾曲させることが可能（即ち、弾性変形可能）である。このため、探傷センサーが管内を移動するときに、管軸方向において管の内径が局所的に小さくなっていたり、管内周面に部分的な凸部が生じていても、この凸部に当接した当該調芯部本体の一部が湾曲等しつつ他の部位（前記凸部と接触していない部位）が探触部を支持することによって、探触部の管内における径方向の位置が大きくずれることなく、前記内径が小さくなっている部位や前記凸部が生じている部位を探傷センサーが通過することができる。これにより、内周面に凸部が生じている部位や曲率半径の小さな湾曲部を通過すると共に、これらの部位の探傷が可能となる。また、探触部から両側にコイルバネが延びた構成とすることにより、探傷センサーの管軸方向の長さが大きくなることにより、直管部での探触部の姿勢が安定する一方、管の湾曲部においてはコイルバネが当該湾曲部に沿って曲がるため、移動の妨げにならない。

本発明に係る探傷センサーにおいては、前記調芯部は、同一の前記コイルバネに複数設けられることが好ましい。

かかる構成によれば、コイルバネが管軸方向の複数の位置で調芯部によって支持されるため、直管部においてはコイルバネに曲がりが生じ難くなり、探触部の姿勢がより安定する。一方、コイルバネに曲がり等が生じても、この曲がりが生じた部位と探触部との間に複数の調芯部が配置されることにより、前記曲がりの影響が探触部に伝わり難くなり、探触部の姿勢を安定させることができる。

前記管の径方向における大きさが前記調芯部本体よりも小さく、前記コイルバネがその中心部を貫通する樹脂製の球状のカバー部材を複数備え、前記各カバー部材は、前記コイルバネの長さ方向における前記調芯部が配置されていない部位全体に配置されることが好ましい。

かかる構成によれば、カバー部材と調芯部とによってコイルバネの長さ方向における略全体が覆われるため、コイルバネが管壁と接触することが防がれる。これにより、コイルバネに管壁に押し付けられるような力が働いても、カバー部材又は調芯部が管壁と接触するため、探傷センサーと管壁との間の摩擦が大きくなって探傷センサーが管内を移動できなくなることを防ぐことができる。即ち、カバー部材や調芯部の規制部が管壁に当接しても、いずれも球状であるため接触面積が小さく且つ樹脂製であることから管壁との摩擦が抑えられる。

前記カバー部材における前記コイルバネの貫通する貫通孔の内周面は、貫通方向において、中央部の内径よりも開口端部の内径が大きくなるような形状を有することが好ましい。

かかる構成によれば、コイルバネが曲がるときの急激な屈曲を防ぐことができ、これにより、探傷センサーが管の湾曲部を移動するときの摩擦をより好適に抑えることができる。具体的には、コイルバネが管の湾曲に沿って曲がろうとするとき、内径が一定の真っ直ぐな貫通孔だと貫通孔の開口端部においてコイルバネが急激に屈曲するため、コイルバネが真っ直ぐに戻ろうとする弾発力によるカバー部材や調芯部が管壁に押し付けられる力が大きくなる。これに対し、貫通孔において中央部の内径よりも開口端部の内径を大きくすることにより、コイルバネにおける前記中央部から前記開口端部までの部位も曲がることができ、これにより、前記開口端部でのコイルバネの急激な屈曲を防いでこの急激な屈曲に起因する大きな弾発力を抑え、その結果、カバー部材等が管壁に押し付けられる力を効果的に抑えることができる。

また、規制部においても、当該規制部における前記コイルバネが貫通する貫通孔の内周面が、貫通方向において、中央部の内径よりも前記調芯部本体と反対側の開口端部の内径が大きくなるような形状を有することが好ましい。

かかる構成によれば、管の湾曲部等におけるコイルバネが曲がるときの急激な屈曲を防ぐことができ、これにより、探傷センサーが管の湾曲部を移動するときの摩擦を好適に抑えることができる。

前記調芯部本体の周縁における前記先端に当接面を有する部位に、当該調芯部本体の厚さ方向に突出する当接部が設けられることが好ましい。

管の湾曲部で探触部に管壁に押し付けられる力が働いて調芯部本体が湾曲したときに、当接部先端が管壁に当接することにより、調芯部本体の湾曲した部位が管壁（管内周面）に密着する（面接触する）のを防ぎ、探傷センサーが移動する際の摩擦の増大を効果的に防ぐことが出来る。

また、探傷センサーが、前記探触部と前記調芯部との間に配置され、前記コイルバネの外周面に沿った環形状を有する１又は複数の間隔調整部材を備えることが好ましい。

間隔調整部材を探触部と調芯部との間に配置して当該探触部と当該調芯部との間隔を調整することにより、管の湾曲部における探触部の管壁への接触をより好適に防ぐことができる。

以上より、本発明によれば、曲率半径の小さな湾曲部を有する管において当該湾曲部を通過して探傷することができる探傷センサーを提供することができる。

本実施形態に係る内挿式超音波探傷装置の概略構成図である。前記内挿式超音波探傷装置の探傷センサーの概略構成図である。前記探傷センサーの調芯部を説明するための中央縦断面図である。前記調芯部の調芯部本体であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図である。前記探傷センサーのカバー部材を説明するための中央縦断面図である。他実施形態に係るカバー部材を説明するための図である。従来の探傷センサーを説明するための図である。従来の探傷センサーを管の湾曲部に押し込んだ状態の図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。まず、図１に基づいて、探傷センサー１０を備える内挿式超音波探傷装置（以下、単に「探傷装置」とも称する。）１の概要を説明した後、探傷センサー１０について説明する。

探傷装置１は、超音波探傷器２と、探傷センサー１０と、探傷ケーブル３と、探傷センサー１０を管内に送り込むための送り込み部４とを備える。

超音波探傷器２は、探傷センサー１０に発振信号を出力すると共に探傷センサー１０からの受信信号を受信し、この受信信号を解析して検査対象物のキズ（材料キズ）を検出する探傷器本体５と、この探傷器本体５での探傷結果を記録する記録部６とを備える。本実施形態では、記録部６としてＰＣが用いられる。

探傷ケーブル３は、探傷センサー１０と探傷器本体５とを接続し、探傷器本体５からの発振信号を探傷センサー１０に送信すると共に、探傷センサー１０からの受信信号を探傷器本体５に送信する。本実施形態の探傷ケーブル３は、検査対象物である管８０の長さが例えば９０ｍであるため、それ以上の長さを有する。

送り込み部４は、送水ポンプ７と、検査対象物である管８０の内部に送水ポンプ７から供給された水を探傷ケーブル３と共に送り込む水噴流ノズル部８とを有する。

次に、探傷センサー１０について説明する。

探傷センサー１０は、図２〜図５にも示されるように、探触部２０と、探触部２０の両側に配置される一対のコイルバネ１２、１２と、先端案内部１４と、複数の調芯部３０と、複数の間隔調整リング（間隔調整部材）１６と、複数のカバー部材５０と、基部側固定部１８と、を備える。

探触部２０は、複数の超音波探触子２２と、これら超音波探触子２２を保持する探触子ホルダー２４と、を備える。

超音波探触子２２は、複数の超音波振動子（図示省略）を備え、入力された発振信号に基づいて所定の超音波振動子（発振用振動子）を振動させることにより超音波を発振する。また、超音波探触子２２は、発信用振動子以外の超音波振動子（受信用振動子）が超音波を受信することにより、これを受信信号に変換して出力する。

探触子ホルダー２４は、超音波探触子２２が内部に配置される円筒状の部材であり、周面に複数の穴２６が設けられている。探触子ホルダー２４では、当該探触子ホルダー２４の内側における各穴２６に対応する位置に超音波探触子２２が配置され、各超音波探触子２２から発振された超音波がこの穴２６を通過して管壁（管８０）に向かうと共に管壁から戻ってきた前記超音波が当該穴２６を通過して各超音波探触子２２に到達する。

各穴２６は、探触子ホルダー２４の軸方向の複数の位置（本実施形態では、３箇所）において、周方向に等間隔に並んでいる。また、探触子ホルダー２４の軸方向において隣り合う前記周方向の穴２６の列同士においては、隣り合う穴２６、２６同士が周方向にずれている。これにより、探傷センサー１０を管軸方向に移動させれば、管壁を全周に亘って探傷することが可能となる。

一対のコイルバネ１２、１２は、所定の直線に沿って探触部２０から両側にそれぞれ延びる。具体的に、各コイルバネ１２は、探触子ホルダー２４の軸方向の両端部から前記軸方向にそれぞれ延びるように配置される。このコイルバネ１２は、中心線Ｃ方向の各位置での径が一定である。またコイルバネ１２は、管８０の直管部８２（図１参照）内において当該コイルバネ１２を介して探触部２０を押し進めるときに、当該コイルバネ１２が途中で屈曲若しくは湾曲しない程度のバネ定数を有する。即ち、コイルバネ１２は、直管部８２において探触部２０の直進性が確保できる程度のバネ定数を有する。

探傷センサー１０の基部側（図２の右側）のコイルバネ１２の内部には、探触部２０の各超音波探触子２２から延びる電線（図示省略）が配置されており、探傷センサー１０とケーブル３とが接続されるときに、この電線とケーブル３とが電気的に接続される。これにより、探傷器本体５と各超音波探触子２２との間での信号の送受信が可能となる。

先端案内部１４は、球状の部材である。この先端案内部１４は、探傷センサー１０の先頭位置に設けられ、管８０の湾曲部８４等において当該先端案内部１４が管内周面８６と摺接しつつ管８０内を進むことにより、探傷センサー１０が管８０の曲がり等に沿って進み易くなる。

各調芯部３０は、探傷センサー１０が管８０に挿入されたときに、管８０内の径方向の中心に探触部２０を位置させるためのものであり、板状の調芯部本体３２と、一対の規制部４０、４０と、スリーブ３６と、一対のナット３７、３７と、一対の座金３８、３８とを備える。

調芯部本体３２は、コイルバネ１２の中心線Ｃ方向と直交する方向に拡がる板状部材であり、中心部にコイルバネ１２が貫通する穴３２ａを有する。調芯部本体３２の周縁部には、穴３２ａの周方向に沿って複数の切欠き部３３が間隔をおいて設けられる。隣り合う切欠き部３３の間の部位（以下、「支持片３４」と称する。）は、その先端に当接面３４ａを有し、探傷センサー１０が管８０に挿入されたときにこの当接面３４ａが管内周面８６に当接する（図１参照）。即ち、調芯部本体３２は、探傷センサー１０が管８０に挿入されたときに、管内周面８６に対して管８０の周方向に断続的に当接する当接面３４ａを周縁部の先端に有する。この調芯部本体３２は、例えば、ナイロンやポリプロピレン、ゴム等の樹脂によって形成される。

調芯部本体３２は、管８０の径方向における大きさα（図４（Ｂ）参照）が、以下の式（１）で求められる値α_１よりも１〜５ｍｍ小さくなるように形成される。

Ｄ_０−２Ｔ＝α_１・・・・・（１）
ここで、Ｄ_０は、管８０の外径であり、Ｔは管壁の厚さである。

支持片３４の先端部には、その厚さ方向に突出する当接部３５が設けられている。当接部３５は、金属で形成され、その端部が当該支持片３４の主面３４ｂ（厚さ方向と直交する面：図４（Ｂ）における左右の面）から厚さ方向に突出した状態で支持片３４に取り付けられる。この当接部３５は、調芯部３０にコイルバネ１２の延びる方向と直交する方向に力が働いて調芯部本体３２が湾曲したときに（図３の点線参照）、前記突出した部位が管内周面８６に当接することにより、支持片３４の主面３４ｂが管内周面８６と密着（面接触）するのを防ぐ。

一対の規制部４０、４０は、コイルバネ１２の中心線Ｃ方向における調芯部本体３２の両側に配置され、それぞれの中心部をコイルバネ１２が貫通する球状の部材である。各規制部４０は、コイルバネ１２が貫通する貫通孔を除いて中実となるようにポリテトラフルオロチレンで形成されている。尚、規制部４０の材料は、ポリテトラフルオロチレンに限定されず、ナイロンやポリプロピレン等の樹脂であればよい。

各規制部４０は、支持片３４（調芯部本体３２）が撓んだときに（湾曲したときに）、その先端部が規制部４０と接触する程度に調芯部本体３２にそれぞれ近接している。

規制部４０は、管８０の径方向における大きさが調芯部本体３２よりも小さく且つ探触部２０よりも大きい。具体的に、規制部４０は、管８０の径方向における大きさβ（図２参照）が以下の式（２）で求められる値β_１よりも０〜５ｍｍ小さくなるように形成される。

（１−Ｄ_０／４Ｒ）×Ｄ_０−２Ｔ＝β_１・・・・・（２）
ここで、Ｒは管８０の湾曲部８４における曲率半径である。

規制部４０におけるコイルバネ１２が貫通する貫通孔の内周面４２は、貫通方向（コイルバネ１２の中心線Ｃ方向）において、中央部の内径よりも調芯部本体３２と反対側の開口端部の内径が大きくなるような形状を有する。具体的に、内周面４２は、貫通孔の中央部に設けられ、コイルバネ１２の外径に対応する内径を有する小径部４３と、この小径部４３の前記開口端部側に設けられ、小径部４３よりも内径が大きな大径部４４と、これら小径部４３と大径部４４との端部同士を繋ぐ段差部４５とを有する。尚、本実施形態の規制部４０における内周面４２は、小径部４３の調芯部本体側にナット３７が嵌入されるナット嵌入部４６を有する。

スリーブ３６は、一対のナット３７、３７及び一対の座金３８、３８と共同して調芯部本体３２と一対の規制部４０、４０とを接続する。スリーブ３６は、コイルバネ１２を挿通可能な筒状の部材であり、外周面３６ａに雄ネジが形成されている。このスリーブ３６が調芯部本体３２の穴３２ａに挿入され、一対の座金３８、３８でこの調芯部本体３２をその厚さ方向から挟み込んだ状態で一対のナット３７、３７によって前記厚さ方向両側から締め付けることにより、スリーブ３６に調芯部本体３２が固定される。座金３８の調芯部本体側の面には、突起（図示省略）が設けられており、ナット３７によって締め付けられることにより、この突起が調芯部本体３２に喰い込み、これにより、スリーブ３６に対するその周方向への調芯部本体３２の回転が規制される。この状態で、スリーブ３６の両端部から規制部４０、４０を調芯部本体３２に向けて嵌め込み、内周面４２のナット嵌入部４６にナット３７を嵌入させることにより、調芯部本体３２と各規制部４０とが接続される。

以上のような調芯部３０は、探触部２０の両側に設けられるコイルバネ１２、１２にそれぞれ配置される。具体的には、探傷センサー１０の先端側（図２の左側）のコイルバネ１２においては、間隔調整リング１６を介して探触部２０と隣接する位置と、当該位置からコイルバネ１２の中心線Ｃ方向に所定間隔をおいた位置とに配置される。一方、探傷センサー１０の基部側（先端と反対側：図２の右側）のコイルバネ１２においては、間隔調整リング１６を介して探触部２０と隣接する位置と、当該位置からコイルバネ１２の中心線Ｃ方向に所定間隔をおいた位置とに配置される。尚、同一のコイルバネ１２に配置される調芯部３０の数は、２つに限定されず、１つでもよく、また、３つ以上でもよい。

間隔調整リング１６は、コイルバネ１２の外周面に沿った環形状を有する。この間隔調整リング１６は、探触部２０とこれに隣接する調芯部３０との間に１又は複数配置されることにより、当該探触部２０と当該調芯部３０との間隔を調整する。これにより、管８０の湾曲部８４における探触部２０の管壁への接触を好適に防ぐことができる。この探触部２０と調芯部３０との間に配置される間隔調整リング１６の数は、管８０の内径や管８０の湾曲部８４の曲率半径等によって適宜変更される。

各カバー部材５０は、コイルバネ１２が管内周面８６と接触するのを防ぐための部材であり、コイルバネ１２がその中心部を貫通する球状の部材である。カバー部材５０は、ポリテトラフルオロチレンで形成されているが、これに限定されず、ナイロンやポリプロピレン等の樹脂で形成されていればよい。また、カバー部材５０は、管８０の径方向における大きさが調芯部本体３２よりも小さい。本実施形態のカバー部材５０における管８０の径方向の大きさは、規制部４０と同じである。即ち、カバー部材５０は、管８０の径方向における大きさβが上記の式（２）で求められる値β_１よりも０〜５ｍｍ小さくなるように形成される。尚、カバー部材５０と規制部４０との管８０の径方向の大きさは同じでなくてもよい。

カバー部材５０におけるコイルバネ１２が貫通する貫通孔の内周面５２は、貫通方向（コイルバネ１２の中心線Ｃ方向）において、中央部の内径よりも開口端部の内径が大きくなるような形状を有する。具体的に、内周面５２は、貫通孔の中央部に設けられ、コイルバネ１２の外径に対応する内径を有する小径部５３と、この小径部５３の両側にそれぞれ設けられ、小径部５３よりも内径が大きな大径部５４と、これら小径部５３と大径部５４との端部同士をそれぞれ繋ぐ段差部５５とを有する。

以上のように構成されるカバー部材５０は、コイルバネ１２の中心線Ｃ方向における調芯部３０が配置されていない部位全体に配置される。即ち、探傷センサー１０において、コイルバネ１２は、複数の調芯部３０と複数のカバー部材５０とによって覆われている。

これら調芯部３０とカバー部材５０とは、先端側（図２の左側）のコイルバネ１２においては、先端案内部１４と探触部２０とが当該コイルバネ１２の両端に接続されることにより、コイルバネ１２から外れないように規制されている。また、これら調芯部３０とカバー部材５０とは、基部側（図２の右側）のコイルバネ１２においては、探触部２０と基部側固定部１８とが当該コイルバネ１２の両端に設けられることにより、コイルバネ１２から外れないように規制されている。

基部側固定部１８は、管８０の径方向において、カバー部材５０又は調芯部３０の大きさよりも小さく且つこれらの貫通孔の内径よりも大きいリング状の部材である。この基部側固定部１８は、コイルバネ１２の端部にネジや接着剤等により固定される。

以上のような探傷センサー１０を備えた探傷装置１によれば、以下のようにして湾曲部８４を有する管８０の探傷を行う。

検査対象物である管８０の一端部から探傷センサー１０が挿入される。本実施形態における検査対象物は、例えば、全長が９０ｍ、管内径が２８ｍｍ、湾曲部の曲率半径が５７ｍｍ、湾曲部が７箇所設けられた管８０である（図１参照）。

次に、送り込み部４によって水を管８０内に注水し、その水圧を利用して探傷センサー１０を管８０内で押し進める（移動させる）。このとき、調芯部本体３２の当接面３４ａが管内周面８６と当接することによって探触部２０が管８０の径方向の中心位置に支持された状態となり、この状態で探傷センサー１０が管８０内を移動する。管内周面８６にゴミの付着等による部分的な凸部が生じていても、調芯部本体３２が樹脂でできた板状の部材であるため、前記凸部に当たった調芯部本体３２の一部が湾曲しつつ他の部位が探触部２０を支持することによって、探触部２０の管８０内における径方向の位置が大きくずれることなく、前記凸部が生じている部位を探傷センサー１０が通過することができる。

管８０の湾曲部８４は、金属製の直管を曲げることにより形成されているため、湾曲部８４では管８０が潰れて曲率半径方向の内径が直管部８２に比べて小さくなっている。湾曲部８４に到達した探傷センサー１０は、上記のように調芯部３０の調芯部本体３２の一部が湾曲することによって、前記内径が小さくなっていても湾曲部８４を通過することができる。

このとき、探傷センサー１０が水圧によって湾曲部８４に押し込まれると、外側の管壁に向かって探触部２０が押し付けられる。そして、湾曲部８４の曲率半径が所定の値よりも小さいと、前記外側の管壁に押し付けられる力によって調芯部本体３２が大きく湾曲し、探触部２０が外側の管壁に接近しようとする。しかし、探触部２０が管壁と接触する前に探触部２０の両側に配置される調芯部３０の規制部４０が管壁と接触し、これにより、探触部２０の管壁との接触が阻止される。即ち、各規制部４０は、管８０の径方向の大きさが探触部２０よりも大きいため、探触部２０が管壁側に移動したときに、探触部２０の両側において当該探触部２０よりも先に管壁とそれぞれ接触して探触部２０のそれ以上の管壁側への移動を確実に規制する。特に、管８０における探傷センサー１０が挿入された端部と反対側の端部付近では、管８０内でのケーブル３の摩擦等が大きいために大きな水圧によって探傷センサー１０が押し進められるため、湾曲部８４において探触部２０が外側の管壁側に大きな力で押し付けられる。このように、探触部２０が大きな力で外側の管壁に向けて押されても、探触部２０の前後において中実且つ樹脂製の規制部４０が外側の管壁に接触することにより、この力に抗して探触部２０が外側の管壁に接触するのを確実に阻止する。

しかも、規制部４０は、球状であるため管壁との接触面積が小さく、また、樹脂で形成されているため管壁との間の摩擦も抑えられことにより、探傷センサー１０は、曲率の小さな管の湾曲部であっても、水圧等によって押し込まれることにより管８０内を進むことができる。

このようにして探傷センサー１０が管８０の内部を移動しつつ、超音波探傷器２（詳しくは、探傷器本体５）からの発振信号に基づいて、探触部２０の各超音波探触子２２が管壁に向けて超音波をそれぞれ発振すると共に管壁から戻ってきた前記超音波をそれぞれ受信し、これらを受信信号に変換して超音波探傷器２（探傷器本体５）に出力する。そして、探傷器本体５は、この受信信号を解析して管８０の管壁に生じる割れや減肉等のキズの検出を行い、その結果を記録部６に出力する。記録部６は、これを記録すると共に検出結果を表示する。

以上のようにして、湾曲部８４を有する管であっても、管軸方向の全体に亘り適正な探傷データを取得しながら探傷センサー１０を送り込むことができ、当該管８０全体の探傷を行うことができる。

上記実施形態の探傷センサー１０によれば、管８０の湾曲部（曲管部）８４において探触部２０に管壁方向に力が働いても、規制部４０が管壁に当接することによって探触部２０が管壁に接触することが防止されると共に管壁との間の摩擦が抑えられ、これにより、曲率の小さな湾曲部８４内を探傷センサー１０が管軸方向に移動し易くなる。

また、上記実施形態の探傷センサー１０によれば、探触部２０からコイルバネ１２が延びた構成であるため探傷センサー１０の管軸方向の長さが大きく、これにより、直管部８２での探触部２０の姿勢が安定する一方、管８０の湾曲部８４においてはコイルバネ１２が当該湾曲部８４に沿って曲がるため、移動の妨げにならない。

また、上記実施形態の探傷センサー１０によれば、コイルバネ１２が管軸方向の複数の位置で調芯部３０によって支持されるため、直管部８２においてはコイルバネ１２に曲がりが生じ難くなり、探触部２０の管８０内での姿勢がより安定する。一方、コイルバネ１２に曲がり等が生じても、この曲がりが生じた部位と探触部２０との間に複数の調芯部３０が配置されることにより、前記曲がりの影響が探触部２０に伝わり難くなり、探触部２０の姿勢を安定させることができる。

また、上記実施形態の探傷センサー１０によれば、カバー部材５０と調芯部３０とによってコイルバネ１２の長さ方向における略全体が覆われるため、コイルバネ１２が管壁と接触することが防がれる。これにより、コイルバネ１２に管壁に押し付けられるような力が働いても、カバー部材５０又は調芯部３０が管壁と接触するため、探傷センサー１０と管壁との間の摩擦が大きくなって探傷センサー１０が管内を移動できなくなることを防ぐことができる。即ち、カバー部材５０や調芯部３０の規制部４０が管壁に当接しても、いずれも球状であるため接触面積が小さく且つ樹脂製であることから管壁との摩擦が抑えられる。

また、上記実施形態の探傷センサー１０によれば、カバー部材５０の内周面５２が小径部５３と大径部５４とを有することにより、コイルバネ１２が曲がるときの急激な屈曲を防ぐことができ、これにより、探傷センサー１０が管８０の湾曲部８４を移動するときの摩擦をより好適に抑えることができる。具体的には、コイルバネ１２が管８０の湾曲に沿って曲がろうとするとき、内径が一定の真っ直ぐな貫通孔だと貫通孔の開口端部においてコイルバネが急激に屈曲するため、コイルバネが真っ直ぐに戻ろうとする弾発力によるカバー部材５０や調芯部３０が管壁に押し付けられる力が大きくなる。これに対し、上記実施形態のカバー部材５０のように、貫通孔において中央部の内径よりも開口端部の内径を大きくすることにより、コイルバネ１２における前記中央部から前記開口端部までの部位も曲がることができ（図５参照）、これにより、前記開口端部でのコイルバネ１２の急激な屈曲を防いでこの急激な屈曲に起因する大きな弾発力を抑え、その結果、カバー部材５０等が管壁に押し付けられる力を効果的に抑えることができる。

また、規制部４０においても、内周面４２が小径部４３と大径部４４とを有することにより、管８０の湾曲部８４におけるコイルバネ１２が曲がるときの急激な屈曲を防ぐことができ、これにより、探傷センサー１０が管８０の湾曲部８４を移動するときの摩擦を好適に抑えることができる。

また、上記実施形態の探傷センサー１０によれば、調芯部本体３２に当接部３５が設けられることにより、管８０の湾曲部８４で探触部２０に管壁に押し付けられる力が働いて調芯部本体３２が湾曲したときに、当接部３５の先端が管壁に当接することにより、調芯部本体３２の湾曲した部位が管内周面８６に密着する（面接触する）のを防ぎ、探傷センサー１０が管８０内を移動する際の摩擦の増大を効果的に防ぐことが出来る。

また、上記実施形態の探傷センサー１０によれば、１又は複数の間隔調整リング１６を探触部２０と調芯部３０との間に配置して当該探触部２０と当該調芯部３０との間隔を調整することにより、管８０の湾曲部８４における探触部２０の管壁への接触をより好適に防ぐことができる。

尚、本発明の探傷センサーは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、調芯部本体３２は、周縁部に複数の切欠き部３３が等間隔に設けられているが、これに限定されず、円板形状であってもよい。この場合、調芯部本体の周縁部先端の当接面は、管内周面８６に対して当該管８０の周方向に連続に当接し、これにより、探触部２０が管の径方向の中心に支持される。

カバー部材５０の内周面４２の具体的構成は、限定されない。例えば、上記実施形態の内周面４２は、カバー部材５０の中央縦断面において段差形状であるが、これに限定されず、図６（Ａ）に示されるように、内周面４２Ａは、小径部４３と、内径が開口に向かって漸増するテーパ部４４Ａとを有してもよい。また、図６（Ｂ）に示されるように、内周面４２Ｂは、貫通孔の中央から開口に向かって断面が中心側に膨出する円弧形状となっていてもよい。

また、規制部４０の内周面４２における中央よりも調芯部本体３２と反対側の部位の形状が、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すような形状であってもよい。

また、調芯部本体３２の当接部は、調芯部本体３２の主面から厚さ方向に突出し且つ管８０の径方向に沿って延びる突条等であってもよい。また、上記実施形態のように、樹脂製の調芯部本体３２に金属製の当接部３５を取り付ける構成に限定されず、樹脂により一体成型されてもよい。即ち、当接部は、調芯部本体３２の周縁部側が湾曲したときに、当該湾曲した部位の主面が管壁と面接触する場合よりも接触面積が小さくなる構成であればよい。

また、上記実施形態の探傷センサー１０では、探触部２０が一つであるが、複数設けられてもよい。

また、上記実施形態の調芯部３０では、スリーブ３６やナット３７等によって調芯部本体３２と一対の規制部４０、４０とが接続されているが、これに限定されず、例えば、調芯部本体３２に一対の規制部４０、４０が直接接続されていてもよい。即ち、スリーブ３６やナット３７等と用いることなく、調芯部本体３２と一対の規制部４０、４０とが接続されてもよい。

１０探傷センサー
１２コイルバネ
１６間隔調整リング（間隔調整部材）
２０探触部
３０調芯部
３２調芯部本体
３４ａ当接面
３５当接部
４０規制部
５０カバー部材
８０管
８４湾曲部
８６管内周面

Claims

管内に挿入され、当該管の内側からキズを探傷する探傷センサーであって、
超音波を前記管内から管壁に向けて発信すると共に当該管壁からの前記超音波を受信する探触部と、
所定の直線に沿って前記探触部から両側に延びる一対のコイルバネと、
前記管内の径方向の中心に前記探触部を位置させるために各コイルバネにそれぞれ配置される複数の調芯部と、を備え、
各調芯部は、前記直線と直交する方向に拡がり、その中心部を前記コイルバネが貫通する板状の調芯部本体と、前記直線上において前記調芯部本体の両側に配置され、それぞれの中心部を前記コイルバネが貫通する一対の球状の規制部と、を有し、
前記調芯部本体は、樹脂によって形成され、管内周面に対して当該管の周方向に連続又は断続に当接する当接面を周縁部の先端に有し、
前記各規制部は、樹脂によって形成され、前記管の径方向における大きさが前記調芯部本体よりも小さく且つ前記探触部よりも大きい探傷センサー。
前記調芯部は、同一の前記コイルバネに複数設けられる請求項１に記載の探傷センサー。
前記管の径方向における大きさが前記調芯部本体よりも小さく、前記コイルバネがその中心部を貫通する樹脂製の球状のカバー部材を複数備え、
前記各カバー部材は、前記コイルバネの長さ方向における前記調芯部が配置されていない部位全体に配置される請求項１又は２に記載の探傷センサー。
前記カバー部材における前記コイルバネの貫通する貫通孔の内周面は、貫通方向において、中央部の内径よりも開口端部の内径が大きくなるような形状を有する請求項３に記載の探傷センサー。
前記規制部における前記コイルバネが貫通する貫通孔の内周面は、貫通方向において、中央部の内径よりも前記調芯部本体と反対側の開口端部の内径が大きくなるような形状を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の探傷センサー。
前記調芯部本体の周縁における前記先端に当接面を有する部位に、当該調芯部本体の厚さ方向に突出する当接部が設けられる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の探傷センサー。
前記探触部と前記調芯部との間に配置され、前記コイルバネの外周面に沿った環形状を有する１又は複数の間隔調整部材を備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の探傷センサー。