JP2012211830A - Insertion type ultrasonic flaw detection sensor and ultrasonic flaw detection method using the same - Google Patents

Insertion type ultrasonic flaw detection sensor and ultrasonic flaw detection method using the same Download PDF

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孝志 池袋
Tadakazu Onishi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insertion type ultrasonic flaw detection sensor capable of obtaining high S/N when detecting flaws from the inside of a tube, and to provide an ultrasonic flaw detection method using the insertion type ultrasonic flaw detection sensor.SOLUTION: An insertion type ultrasonic flaw detection sensor 10 detects flaws from the inside of a tube 80. This sensor includes: an ultrasonic transducer 22 having a vibration surface 23 having a shape in which ultrasonic waves can be oscillated so as to form a line focus in a focal position; and a sensor body 24 which can be moved in the tube 80 along a tube axis. The sensor body 24 holds the ultrasonic transducer 22 so that the line focus is formed to be along the circumferential direction of the tube 80 on the inner peripheral surface 86 of the tube 80.

Description

本発明は、管の管壁に生じた割れや減肉等を管の内側から超音波を用いて探傷するための内挿型超音波探傷センサー、及びこれを用いた超音波探傷方法に関する。   The present invention relates to an interpolated ultrasonic flaw detection sensor for detecting flaws, thinnings, and the like occurring in a pipe wall of a pipe from the inside of the pipe using ultrasonic waves, and an ultrasonic flaw detection method using the same.

従来、管の内側から管壁に向けて超音波を発振し、管壁から戻ってきた前記超音波を受信することにより、管の探傷を行う内挿型超音波探傷センサー(以下、単に「探傷センサー」とも称する。)として、特許文献1に記載のものが知られている。   Conventionally, an interpolated ultrasonic flaw detection sensor (hereinafter simply referred to as “flaw detection”) that oscillates ultrasonic waves from the inside of a pipe toward the pipe wall and receives the ultrasonic waves returned from the pipe wall. A sensor described in Patent Document 1 is known as a “sensor”.

この探傷センサーは、図9に示されるように、フラットな振動面102の超音波振動子104を備え、探傷装置106にケーブル108によって接続されている。   As shown in FIG. 9, the flaw detection sensor includes an ultrasonic transducer 104 having a flat vibration surface 102 and is connected to a flaw detection device 106 by a cable 108.

探傷センサー100は、検査対象物である管110に挿入され、探傷装置106からの発振信号に基づいて振動面102を振動させることにより超音波を発振し、戻ってきた前記超音波を超音波振動子102によって受信してこれを受信信号に変換して出力する。探傷装置106は、ケーブル108を介して探傷センサー100からの前記受信信号を受信し、これを解析する。これにより、管壁に減肉やブローホール等のキズ(材料キズ)が生じていると、このキズが検出される。   The flaw detection sensor 100 is inserted into a tube 110 that is an object to be inspected, oscillates the vibration surface 102 based on an oscillation signal from the flaw detection device 106, oscillates an ultrasonic wave, and the returned ultrasonic wave is subjected to ultrasonic vibration. The data is received by the child 102, converted into a received signal, and output. The flaw detection apparatus 106 receives the received signal from the flaw detection sensor 100 via the cable 108 and analyzes it. As a result, if a flaw (material flaw) such as thinning or blowhole occurs on the tube wall, this flaw is detected.

特開平6−94685号公報JP-A-6-94685

しかし、上記の探傷センサー100のように、フラットな振動面102の超音波振動子104によって超音波が発振されると、図10に示されるように、管軸c方向の断面に沿って進む超音波が拡散するため、管110の外周面側で反射されて戻ってくる超音波(反射エコー)が小さくなる。このように超音波振動子104が受信する反射エコーが小さくなると、ノイズ成分の割合が大きくなるため、S/Nが低くなり、探傷に必要なS/Nが得難くなる。   However, when ultrasonic waves are oscillated by the ultrasonic transducer 104 of the flat vibration surface 102 as in the flaw detection sensor 100 described above, as shown in FIG. Since the sound wave diffuses, the ultrasonic wave (reflected echo) that is reflected and returned from the outer peripheral surface side of the tube 110 becomes small. Thus, when the reflected echo received by the ultrasonic transducer 104 becomes small, the ratio of the noise component increases, so the S / N becomes low and it becomes difficult to obtain the S / N necessary for flaw detection.

一方、超音波を一点(焦点)に集中させるポイントフォーカス型の超音波振動子が知られている。   On the other hand, a point focus type ultrasonic transducer that concentrates ultrasonic waves at one point (focal point) is known.

そこで、このポイントフォーカス型の超音波振動子を備えた探傷センサーは、通常、平板の探傷に用いられるが、管110の内側からの探傷に用いることが考えられる。   Therefore, the flaw detection sensor including this point focus type ultrasonic transducer is usually used for flat plate flaw detection, but it can be considered to be used for flaw detection from the inside of the tube 110.

しかし、このポイントフォーカス型の超音波振動子によって発振される超音波は、図11に示されるように、管軸cと直交する方向の断面に沿って進む超音波が管110の外周面110aの手前で収束することにより、反射エコーが拡散して超音波振動子104Aが受信する反射エコーが小さくなる。この外周面110aの手前での超音波の収束は、管110の内周面110bが湾曲していることに起因する。このようにポイントフォーカス型の超音波振動子104Aを用いた探傷センサー100Aによっても、管110の内側から探傷する場合にはS/Nが低くなり、探傷に必要なS/Nが得難くなる。   However, as shown in FIG. 11, the ultrasonic wave oscillated by this point focus type ultrasonic transducer is generated by the ultrasonic wave traveling along the cross section perpendicular to the tube axis c. By converging in front, the reflected echo diffuses and the reflected echo received by the ultrasonic transducer 104A becomes smaller. The convergence of the ultrasonic waves before the outer peripheral surface 110a is caused by the curved inner peripheral surface 110b of the tube 110. Thus, even with the flaw detection sensor 100A using the point focus type ultrasonic transducer 104A, when flaw detection is performed from the inside of the tube 110, the S / N becomes low, and it becomes difficult to obtain the S / N necessary for flaw detection.

特に、長い管の探傷を行うために、探傷センサーと探傷装置とを繋ぐケーブルの長さを大きくした場合には、探傷装置に到達した受信信号に含まれるノイズが増え、S/Nの低下が顕著になる。   In particular, when the length of the cable connecting the flaw detection sensor and the flaw detection device is increased in order to perform flaw detection on a long tube, the noise included in the received signal reaching the flaw detection device increases and the S / N decreases. Become prominent.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、管の内側から探傷する場合に高いS/Nが得られる内挿型超音波探傷センサー、及びこれを用いた超音波探傷方法を提供することを課題とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an interpolated ultrasonic flaw detection sensor that can obtain a high S / N when flaw detection is performed from the inside of a tube, and an ultrasonic flaw detection method using the same. And

そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、管の内側から探傷を行う内挿型超音波探傷センサーであって、焦点位置においてラインフォーカスとなるように超音波を発振可能な形状の振動面を有する超音波振動子と、前記管内を管軸に沿って移動可能なセンサー本体と、を備え、前記センサー本体は、前記管の内周面において前記ラインフォーカスが当該管の周方向に沿うように前記超音波振動子を保持する。   Accordingly, in order to solve the above-described problems, the present invention is an insertion type ultrasonic flaw detection sensor that performs flaw detection from the inside of a tube, and has a vibration surface that is capable of oscillating ultrasonic waves so that line focus is achieved at the focal position. And an ultrasonic transducer having a sensor body movable along the tube axis, and the sensor body is arranged such that the line focus is along the circumferential direction of the tube on the inner circumferential surface of the tube. And holding the ultrasonic transducer.

また、上記課題を解消すべく、本発明は、管の内側から探傷を行う超音波探傷方法であって、焦点位置においてラインフィーカスとなるように超音波を発振する内挿型超音波探傷センサーから、前記ラインフォーカスが前記管の内周面において当該管の周方向に沿うように前記超音波を発振させる工程を備える。   Further, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an ultrasonic flaw detection method for performing flaw detection from the inside of a tube, and is an interpolated ultrasonic flaw detection sensor that oscillates ultrasonic waves so as to form a line feature at a focal position. And oscillating the ultrasonic wave so that the line focus is along the circumferential direction of the tube on the inner peripheral surface of the tube.

これらの発明によれば、当該内挿型超音波探傷センサーの発振する超音波の焦点が、管の内周面において当該管の周方向に沿った線焦点となることにより、管の軸方向の縦断面に沿って進む超音波が管の外周面で収束する(図5(A)参照)と共に、管の軸と直交する方向の横断面に沿って進む超音波が前記外周面で収束する(図5(B)参照)ため、超音波振動子が十分な反射エコーを受信することができる。これにより、当該内挿型超音波探傷センサーによれば、高いS/Nが得られる。   According to these inventions, the focal point of the ultrasonic wave oscillated by the interpolated ultrasonic flaw detection sensor becomes a line focal point along the circumferential direction of the tube on the inner peripheral surface of the tube, so that the axial direction of the tube The ultrasonic wave traveling along the longitudinal section converges on the outer peripheral surface of the tube (see FIG. 5A), and the ultrasonic wave traveling along the transverse section in the direction perpendicular to the axis of the tube converges on the outer circumferential surface ( Therefore, the ultrasonic transducer can receive a sufficient reflected echo. Thereby, according to the said insertion type | mold ultrasonic flaw detection sensor, high S / N is obtained.

具体的には、前記振動面は、管軸に沿った前記管の縦断面内において前記超音波の発振方向と反対側に窪むように湾曲し且つ最も窪んだ部位が前記周方向に沿って延びるような形状を有する。   Specifically, the vibration surface is curved so as to be recessed on the opposite side of the ultrasonic oscillation direction in the longitudinal section of the tube along the tube axis, and the most recessed portion extends along the circumferential direction. Have a different shape.

以上より、本発明によれば、管の内側から探傷する場合に高いS/Nが得られる内挿型超音波探傷センサー、及びこれを用いた超音波探傷方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an insertion type ultrasonic flaw detection sensor that can obtain a high S / N when flaw detection is performed from the inside of a tube, and an ultrasonic flaw detection method using the same.

本実施形態に係る探傷装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the flaw detection apparatus which concerns on this embodiment. 前記探傷装置の探傷センサーの探触部の拡大図である。It is an enlarged view of the probe part of the flaw detection sensor of the said flaw detection apparatus. (A)は図2のIIIA−IIIA断面図であり、(B)は図2のIIIB−IIIB断面図である。(A) is IIIA-IIIA sectional drawing of FIG. 2, (B) is IIIB-IIIB sectional drawing of FIG. 図3(A)のIV−IV位置における探触部の一部拡大断面図である。FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the probe portion at the IV-IV position in FIG. 前記探傷センサーの超音波振動子から発振された超音波の伝播を説明するための図である。It is a figure for demonstrating propagation of the ultrasonic wave oscillated from the ultrasonic transducer | vibrator of the said flaw detection sensor. 前記探傷センサーによって検出した反射エコーの強度を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength of the reflective echo detected by the said flaw detection sensor. (A)は、フラットな振動面の超音波振動子を備えた探傷センサーによって検出した反射エコーの強度を示す図であり、(B)は、ポイントフォーカス型の超音波振動子を備えた探傷センサーによって検出した反射エコーの強度を示す図である。(A) is a figure which shows the intensity | strength of the reflective echo detected by the flaw detection sensor provided with the ultrasonic transducer | vibrator of a flat vibration surface, (B) is the flaw detection sensor provided with the point focus type | mold ultrasonic transducer | vibrator. It is a figure which shows the intensity | strength of the reflective echo detected by (1). 他実施形態の超音波振動子の振動面を説明するための模式図であって、(A)は管軸方向から見た図であり、(B)は管軸と直交する方向から見た図である。It is a schematic diagram for demonstrating the vibration surface of the ultrasonic transducer | vibrator of other embodiment, Comprising: (A) is the figure seen from the pipe-axis direction, (B) is the figure seen from the direction orthogonal to a pipe axis. It is. 従来の探傷センサーを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional flaw detection sensor. フラットな振動面の超音波振動子から発振された超音波の伝播を説明するための図である。It is a figure for demonstrating propagation of the ultrasonic wave oscillated from the ultrasonic transducer | vibrator of a flat vibration surface. ポイントフォーカス型の超音波振動子から発振された超音波の伝播を説明するための図である。It is a figure for demonstrating propagation of the ultrasonic wave oscillated from the point focus type ultrasonic transducer.

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、内挿型超音波探傷センサー(以下、単に「探傷センサー」とも称する。)10を備える探傷装置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。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, based on FIG. 1, an outline of a flaw detection apparatus 1 including an interpolated ultrasonic flaw detection sensor (hereinafter also simply referred to as “flaw detection sensor”) 10 will be described, and then the flaw detection sensor 10 will be described.

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(以下、単に「ケーブル」とも称する。)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。   The flaw detection apparatus 1 includes an ultrasonic flaw detector 2, a flaw detection sensor 10, a flaw detection cable (hereinafter also simply referred to as “cable”) 3, and a feeding portion 4 for feeding the flaw detection sensor 10 into a pipe.

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。   The ultrasonic flaw detector 2 outputs an oscillation signal to the flaw detection sensor 10 and receives a reception signal from the flaw detection sensor 10, and analyzes the reception signal to detect a flaw (material flaw) of the inspection object. 5 and a recording unit 6 for recording a flaw detection result in the flaw detector main body 5. In the present embodiment, a PC is used as the recording unit 6.

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。   The cable 3 connects the flaw detection sensor 10 and the flaw detector main body 5, transmits an oscillation signal from the flaw detector main body 5 to the flaw detection sensor 10, and transmits a reception signal from the flaw detection sensor 10 to the flaw detector main body 5. The cable 3 of the present embodiment has a length longer than that of the pipe 80 that is the inspection object, for example, because the length is 90 m.

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。   The feeding section 4 includes a water pump 7 and a water jet nozzle section 8 that feeds water supplied from the water pump 7 into the pipe 80 that is an inspection object together with the flaw detection cable 3.

次に、探傷センサー10について説明する。   Next, the flaw detection sensor 10 will be described.

探傷センサー10は、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(本実施形態では4個)の調芯部30と、複数のカバー部材50と、を備える。   The flaw detection sensor 10 includes a probe unit 20, a pair of coil springs 12 and 12 disposed on both sides of the probe unit 20, a tip guide unit 14, and a plurality (four in this embodiment) of alignment units 30. And a plurality of cover members 50.

探触部20は、図2〜図4にも示されるように、複数(本実施形態では8個)の超音波振動子22と、これら超音波振動子22を保持するセンサー本体24と、を備える。   As shown in FIGS. 2 to 4, the probe unit 20 includes a plurality of (eight in the present embodiment) ultrasonic transducers 22 and a sensor body 24 that holds the ultrasonic transducers 22. Prepare.

超音波振動子22は、振動面23を有し、入力された発振信号に基づいて振動面23を振動させることにより超音波を発振すると共に、前記振動面23によって超音波を受信したときの当該振動面23の振動を受信信号に変換して出力する。   The ultrasonic vibrator 22 has a vibration surface 23, and oscillates the vibration surface 23 based on the input oscillation signal, and at the same time when the ultrasonic wave is received by the vibration surface 23. The vibration of the vibration surface 23 is converted into a reception signal and output.

この超音波振動子22は、15MHzの超音波を発振するが、この周波数に限定されず、5MHz〜20MHzの超音波を発振できればよい。   The ultrasonic transducer 22 oscillates a 15 MHz ultrasonic wave, but is not limited to this frequency, as long as it can oscillate an ultrasonic wave of 5 MHz to 20 MHz.

振動面23は、焦点位置においてラインフォーカス(線焦点)となるように超音波を発振可能な形状を有する。具体的に、振動面23は、略円筒状のセンサー本体24の軸方向に沿った中央縦断面において超音波の発振方向と反対側に窪み、且つ最も窪んだ部位が前記中央縦断面に直交する方向に(若しくはセンサー本体24の周方向に沿って)延びるように湾曲している。詳しくは、振動面23は、前記中央縦断面では円弧状に湾曲し(図4参照)、センサー本体24の横断面では直線状となっている(図3(A)及び図3(B)参照)。即ち、振動面23は、前記中央縦断面と平行な各断面においてそれぞれ同じ曲率の円弧形状を有する。この振動面23の前記中央縦断面に沿った湾曲形状(曲率等)は、検体対象物である管80の内周面86の曲率や当該振動面23から管80の内周面86までの距離によって決定される。   The vibration surface 23 has a shape capable of oscillating ultrasonic waves so as to be line focus (line focus) at the focus position. Specifically, the vibration surface 23 is recessed on the opposite side of the ultrasonic oscillation direction in the central longitudinal section along the axial direction of the substantially cylindrical sensor body 24, and the most recessed portion is orthogonal to the central longitudinal section. It is curved to extend in the direction (or along the circumferential direction of the sensor body 24). Specifically, the vibration surface 23 is curved in an arc shape in the central longitudinal section (see FIG. 4), and is linear in the transverse section of the sensor body 24 (see FIGS. 3A and 3B). ). That is, the vibration surface 23 has an arc shape with the same curvature in each cross section parallel to the central vertical cross section. The curved shape (curvature, etc.) along the central longitudinal section of the vibration surface 23 is such that the curvature of the inner peripheral surface 86 of the tube 80 that is the specimen object and the distance from the vibration surface 23 to the inner peripheral surface 86 of the tube 80. Determined by.

センサー本体24は、超音波振動子22が内部に配置される略円筒状の部材であり、周面に複数(本実施形態では8個)の穴26が設けられている。センサー本体24は、当該センサー本体24内における各穴26に対応する位置に超音波振動子22を保持する。また、センサー本体24は、振動面23から発振された超音波のラインフォーカスが管80の内周面86において当該管の周方向に沿うように各超音波振動子22を保持する。具体的に、センサー本体24は、振動面23の最も窪んだ部位が延びる方向が当該センサー本体24の周方向に沿うように超音波振動子22を保持する。このとき、超音波振動子22は、センサー本体24の穴26内に取り付けられてもよく、センサー本体24の内部であって穴26と対応する位置に(振動面23が外部に露出するように)取り付けられてもよい。これにより、各超音波振動子22の振動面23から発振された超音波が管壁(管80)に向かうと共に管壁から戻ってきた前記超音波(反射エコー)が各超音波振動子22の振動面23に到達する。   The sensor body 24 is a substantially cylindrical member in which the ultrasonic transducer 22 is disposed, and a plurality of (eight in the present embodiment) holes 26 are provided on the peripheral surface. The sensor main body 24 holds the ultrasonic transducer 22 at a position corresponding to each hole 26 in the sensor main body 24. The sensor body 24 holds each ultrasonic transducer 22 so that the line focus of the ultrasonic wave oscillated from the vibration surface 23 is along the circumferential direction of the tube on the inner peripheral surface 86 of the tube 80. Specifically, the sensor body 24 holds the ultrasonic transducer 22 so that the direction in which the most depressed portion of the vibration surface 23 extends is along the circumferential direction of the sensor body 24. At this time, the ultrasonic transducer 22 may be mounted in the hole 26 of the sensor main body 24, and at a position corresponding to the hole 26 inside the sensor main body 24 (so that the vibration surface 23 is exposed to the outside). ) It may be attached. As a result, the ultrasonic wave oscillated from the vibration surface 23 of each ultrasonic transducer 22 is directed to the tube wall (tube 80) and the ultrasonic wave (reflected echo) returned from the tube wall is transmitted to each ultrasonic transducer 22. The vibration surface 23 is reached.

各穴26は、センサー本体24の軸方向の複数の位置(本実施形態では、2箇所)において、周方向に等間隔に並んでいる。また、センサー本体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。尚、前記周方向の穴26の列は1列であってもよい。また、センサー本体24に超音波振動子22が1つだけ設けられてもよい。   The holes 26 are arranged at equal intervals in the circumferential direction at a plurality of axial positions of the sensor main body 24 (in this embodiment, two locations). Moreover, in the row | line | column of the said circumferential direction hole 26 adjacent in the axial direction of the sensor main body 24, the adjacent holes 26 and 26 have shifted | deviated to the circumferential direction. As a result, if the flaw detection sensor 10 is moved in the tube axis direction, the tube wall can be flawed over the entire circumference. The circumferential holes 26 may be arranged in a single row. Further, only one ultrasonic transducer 22 may be provided in the sensor body 24.

一対のコイルバネ12、12は、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、センサー本体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、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。   The pair of coil springs 12 and 12 extend from the probe unit 20 to both sides, respectively. Specifically, each coil spring 12 is disposed so as to extend in the axial direction from both axial ends of the sensor body 24. The coil spring 12 has a spring constant such that the coil spring 12 does not bend or bend in the middle when the probe unit 20 is pushed through the coil spring 12 in the straight tube portion 82 (see FIG. 1) of the tube 80. .

探傷センサー10の基部側(図1の右側)のコイルバネ12の内部には、探触部20の各超音波振動子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と各超音波振動子22との間での信号の送受信が可能となる。   Inside the coil spring 12 on the base side (right side in FIG. 1) of the flaw detection sensor 10, electric wires (not shown) extending from the respective ultrasonic transducers 22 of the probe unit 20 are arranged. Are connected electrically to the cable 3. Thereby, transmission / reception of the signal between the flaw detector main body 5 and each ultrasonic transducer 22 becomes possible.

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。   The tip guide portion 14 is a spherical member. The tip guide portion 14 is provided at the leading position of the flaw detection sensor 10, and the tip guide portion 14 advances in the tube 80 while being in sliding contact with the pipe inner peripheral surface 86 at a curved portion 84 or the like of the tube 80. However, it becomes easy to advance along the bending of the tube 80 or the like.

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を備える。   Each alignment unit 30 is for positioning the probe unit 20 at the center in the radial direction in the tube 80 when the flaw detection sensor 10 is inserted into the tube 80, and is a plate-shaped alignment unit main body 32. Is provided.

調芯部本体32は、コイルバネ12の中心線C方向(図2参照)と直交する方向に拡がる板状部材であり、その先端に当接面32aを有する。そして、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当接面32aを管内周面86に当接させる(図1参照)ことにより、管80内の径方向の中心に探触部20を位置させる。即ち、探傷センサー10が管内に位置するときに、管80の内周面86から探触部20の超音波振動子22(振動面23)までの距離が略一定に維持される。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。   The alignment part main body 32 is a plate-like member that extends in a direction orthogonal to the direction of the center line C of the coil spring 12 (see FIG. 2), and has a contact surface 32a at the tip thereof. Then, the alignment unit main body 32 causes the abutment surface 32a to abut against the inner peripheral surface 86 of the tube 80 when the flaw detection sensor 10 is inserted into the tube 80 (see FIG. 1). The probe unit 20 is positioned in the position. That is, when the flaw detection sensor 10 is located in the tube, the distance from the inner peripheral surface 86 of the tube 80 to the ultrasonic transducer 22 (vibration surface 23) of the probe unit 20 is maintained substantially constant. The alignment part main body 32 is formed of, for example, a resin such as nylon, polypropylene, or rubber.

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。   Each cover member 50 is a member for preventing the coil spring 12 from coming into contact with the pipe inner peripheral surface 86, and is a spherical member through which the coil spring 12 penetrates the central portion. The cover member 50 is formed of polytetrafluoroethylene, but is not limited thereto, and may be formed of a resin such as nylon or polypropylene.

このカバー部材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。   The cover member 50 is disposed over the entire region where the alignment portion 30 is not disposed in the direction of the center line C of the coil spring 12. That is, in the flaw detection sensor 10, the coil spring 12 is covered with the plurality of alignment portions 30 and the plurality of cover members 50.

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、以下のようにして管80の探傷を行う。   According to the flaw detection apparatus 1 including the flaw detection sensor 10 as described above, the tube 80 is flaw-detected as follows.

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(例えば、鋼管やステンレス管等)80である(図1参照)。   The flaw detection sensor 10 is inserted from one end of the tube 80 which is an inspection object. The inspection object in the present embodiment is, for example, a pipe (for example, a steel pipe or a stainless steel pipe) 80 having a total length of 90 m, a pipe inner diameter of 28 mm, a curved portion with a radius of curvature of 57 mm, and seven curved portions (for example, a steel pipe or a stainless pipe). (See FIG. 1).

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32a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。これにより、管80の内周面86から探触部20の超音波振動子22(詳しくは、振動面23)までの距離は、探傷センサー10が管80内を移動しても一定(若しくは略一定)に維持される。   Next, water is poured into the pipe 80 by the feeding section 4, and the flaw detection sensor 10 is pushed (moved) in the pipe 80 using the water pressure. At this time, the contact surface 32a of the alignment unit main body 32 contacts the inner peripheral surface 86 of the tube, whereby the probe 20 is supported at the radial center of the tube 80. In this state, the flaw detection sensor 10 is Move in the tube 80. As a result, the distance from the inner peripheral surface 86 of the tube 80 to the ultrasonic transducer 22 (specifically, the vibration surface 23) of the probe unit 20 is constant (or approximately) even if the flaw detection sensor 10 moves within the tube 80. Constant).

このように管80内を探傷センサー10が移動しつつ、探触部20が超音波の発受信を行うことにより、管80の各部位の探傷が行われる。具体的には、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の各超音波振動子22の振動面23がそれぞれ振動することにより管壁に向けて超音波を発振する。   As described above, the flaw detection sensor 10 moves in the tube 80 and the probe unit 20 transmits and receives ultrasonic waves, so that each part of the tube 80 is flawed. Specifically, based on the oscillation signal from the ultrasonic flaw detector 2 (specifically, the flaw detector main body 5), the vibration surface 23 of each ultrasonic transducer 22 of the probe unit 20 vibrates, so that the tube wall Oscillates ultrasonic waves toward

この振動面23の振動によって発振された超音波は、その焦点が管80の内周面86において当該管80の周方向に沿ったラインフォーカスとなっているため、管80の軸方向の縦断面に沿って進む超音波が管80の外周面87で収束する(図5(A)参照)と共に、管80の軸と直交する方向の横断面に沿って進む超音波が外周面87で収束する(図5(B)参照)。これは、内周面が湾曲していることに起因する。そして、各超音波振動子22がこの外周面87で反射されて戻ってきた前記超音波をそれぞれ受信する。これにより、従来のフラットな振動面を有する超音波振動子やポイントフォーカス型の超音波振動子を用いた場合のように反射エコーが拡散する(図10及び図11参照)ことがなく、超音波振動子22が十分な反射エコーを受信することができる。その結果、当該探傷センサー10によれば、高いS/Nが得られる。   The ultrasonic wave oscillated by the vibration of the vibration surface 23 is focused on the inner peripheral surface 86 of the tube 80 along the line focus along the circumferential direction of the tube 80. The ultrasonic wave traveling along the outer surface 87 of the tube 80 converges on the outer peripheral surface 87 (see FIG. 5A), and the ultrasonic wave traveling along the cross section in the direction orthogonal to the axis of the tube 80 converges on the outer peripheral surface 87. (See FIG. 5B). This is because the inner peripheral surface is curved. And each ultrasonic transducer | vibrator 22 receives the said ultrasonic wave reflected and returned by this outer peripheral surface 87, respectively. As a result, the reflected echo does not diffuse (see FIGS. 10 and 11) unlike the case of using a conventional ultrasonic vibrator having a flat vibration surface or a point focus type ultrasonic vibrator (see FIGS. 10 and 11). The transducer 22 can receive a sufficient reflected echo. As a result, according to the flaw detection sensor 10, high S / N can be obtained.

反射エコーを受信した各超音波振動子22は、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。   Each ultrasonic transducer 22 that has received the reflected echo converts these into reception signals and outputs them to the ultrasonic flaw detector 2 (flaw detector main body 5). Then, the flaw detector main body 5 analyzes the received signal to detect cracks such as cracks and thinning on the tube wall of the tube 80, and outputs the result to the recording unit 6. The recording unit 6 records this and displays the detection result.

上記実施形態の探傷センサー10によれば、探傷の際に、高いS/Nが得られる。そのため、管80の長さが大きくても(例えば100m以上であっても)、即ち、探傷センサー10と超音波探傷器2とを接続するケーブル3が長くても、S/Nが高いことから精度よく探傷することが可能となる。特に、ケーブル3の長さが40m程度を超える場合に、フラットな振動面を有する超音波振動子やポイントフォーカス型超音波振動子を備えた探傷センサーに比べて、高いS/Nが得られる効果が顕著となる。また、内径が60mm以下の内周面の曲率が大きな管80の探傷を行う場合にも、フラットな振動面を有する超音波振動子やポイントフォーカス型超音波振動子を備えた探傷センサーに比べて、高いS/Nが得られる効果が顕著となる。   According to the flaw detection sensor 10 of the above embodiment, a high S / N can be obtained during flaw detection. Therefore, even if the length of the tube 80 is large (for example, 100 m or more), that is, even if the cable 3 that connects the flaw detection sensor 10 and the ultrasonic flaw detector 2 is long, the S / N is high. It becomes possible to detect flaws with high accuracy. In particular, when the length of the cable 3 exceeds about 40 m, it is possible to obtain a high S / N ratio compared to a flaw detection sensor having an ultrasonic transducer having a flat vibration surface or a point focus type ultrasonic transducer. Becomes prominent. Further, when flaw detection is performed on the tube 80 having a large curvature on the inner peripheral surface with an inner diameter of 60 mm or less, compared to a flaw detection sensor having an ultrasonic transducer having a flat vibration surface or a point focus type ultrasonic transducer. The effect of obtaining a high S / N is remarkable.

上記実施形態の探傷センサー10の有効性を確認するために、上記実施形態の探傷センサー10と、フラットな振動面の超音波振動子を備えた探傷センサー(フラット型探傷センサー)と、ポイントフォーカス型の超音波振動子を備えた探傷センサー(ポイントフォーカス型探傷センサー)と、を用いて管80の探傷を行い、探傷結果における管80の内周面86から戻ってくる表面エコー高さと外周面87から戻ってくる底面エコー高さとを観察した。このとき用いられた管80は、上記実施形態同様、内径が38mm、肉厚が6.5mmである。   In order to confirm the effectiveness of the flaw detection sensor 10 according to the above embodiment, the flaw detection sensor 10 according to the above embodiment, a flaw detection sensor (flat type flaw detection sensor) including an ultrasonic transducer having a flat vibration surface, and a point focus type The flaw detection sensor (point focus type flaw detection sensor) provided with the ultrasonic transducer is used for flaw detection of the tube 80, and the surface echo height and outer peripheral surface 87 returned from the inner peripheral surface 86 of the tube 80 in the flaw detection result. We observed the bottom echo height returned from the bottom. The tube 80 used at this time has an inner diameter of 38 mm and a wall thickness of 6.5 mm, as in the above embodiment.

探傷結果を図6〜図7(B)に示す。図6は、上記実施形態の探傷センサー10によって検出した反射エコーの強度を示す図である。図7(A)は、フラット型探傷センサーによって検出した反射エコーの強度を示す図である。図7(B)は、ポイントフォーカス型探傷センサーによって検出した反射エコーの強度を示す図である。   The flaw detection results are shown in FIGS. FIG. 6 is a diagram showing the intensity of the reflected echo detected by the flaw detection sensor 10 of the above embodiment. FIG. 7A is a diagram showing the intensity of the reflected echo detected by the flat type flaw detection sensor. FIG. 7B is a diagram showing the intensity of the reflected echo detected by the point focus type flaw detection sensor.

これらの図から、上記実施形態の探傷センサー10によれば、フラット型探傷センサーやポイントフォーカス型探傷センサーを用いて探傷した場合に比べて、底面エコー高さ(底面エコーの受信強度)が約3倍(約10dB)高く得られることが分かる。これにより、上記実施形態の探傷センサー10を用いることによって、フラット型探傷センサーやポイントフォーカス型探傷センサーを用いて探傷した場合に比べて、高いS/Nでの探傷が可能であることが裏づけられた。   From these figures, according to the flaw detection sensor 10 of the above-described embodiment, the bottom surface echo height (reception intensity of the bottom surface echo) is about 3 as compared with the case where flaw detection is performed using a flat type flaw detection sensor or a point focus type flaw detection sensor. It can be seen that it is twice as high (about 10 dB). As a result, it is confirmed that by using the flaw detection sensor 10 of the above embodiment, flaw detection with a high S / N is possible as compared with the case where flaw detection is performed using a flat type flaw detection sensor or a point focus type flaw detection sensor. It was.

尚、本発明の探傷センサー、及びこれを用いた超音波探傷方法は、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。   In addition, the flaw detection sensor of the present invention and the ultrasonic flaw detection method using the same are not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. .

例えば、上記実施形態では、振動面23は連続する滑らかな湾曲面であるが、図8(A)及び図8(B)に示されるように、振動面230は、管軸方向の縦断面において複数の平面を組み合わせた形状であってもよい。即ち、振動面は、発振した超音波が焦点位置でラインフォーカス(線焦点)となればよい。   For example, in the above embodiment, the vibration surface 23 is a continuous smooth curved surface. However, as shown in FIGS. 8A and 8B, the vibration surface 230 has a longitudinal section in the tube axis direction. The shape which combined several planes may be sufficient. That is, the vibration surface may be a line focus (line focus) at which the oscillated ultrasonic wave is at the focal position.

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。   Moreover, in the flaw detection sensor 10 of the said embodiment, although the probe part 20 is one, multiple may be provided.

10 内挿型超音波探傷センサー
20 探触部
22 超音波振動子
23 振動面
24 センサー本体
80 管
86 内周面
87 外周面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Interpolation type ultrasonic flaw detection sensor 20 Probe part 22 Ultrasonic vibrator 23 Vibration surface 24 Sensor main body 80 Pipe 86 Inner peripheral surface 87 Outer peripheral surface

Claims (3)

管の内側から探傷を行う内挿型超音波探傷センサーであって、
焦点位置においてラインフォーカスとなるように超音波を発振可能な形状の振動面を有する超音波振動子と、
前記管内を管軸に沿って移動可能なセンサー本体と、を備え、
前記センサー本体は、前記管の内周面において前記ラインフォーカスが当該管の周方向に沿うように前記超音波振動子を保持する内挿型超音波探傷センサー。
An interpolated ultrasonic flaw detection sensor that performs flaw detection from the inside of a tube,
An ultrasonic transducer having a vibrating surface with a shape capable of oscillating ultrasonic waves so as to be line focus at the focal position;
A sensor body movable along the tube axis in the tube,
The sensor main body is an insertion type ultrasonic flaw detection sensor that holds the ultrasonic transducer so that the line focus is along the circumferential direction of the tube on the inner peripheral surface of the tube.
前記振動面は、管軸に沿った前記管の縦断面内において前記超音波の発振方向と反対側に窪むように湾曲し且つ最も窪んだ部位が前記周方向に沿って延びるような形状を有する内挿型超音波探傷センサー。   The vibration surface has a shape that is curved so as to be recessed on the opposite side of the ultrasonic oscillation direction in the longitudinal section of the tube along the tube axis, and has a shape in which the most recessed portion extends along the circumferential direction. Insertion type ultrasonic flaw detection sensor. 管の内側から探傷を行う超音波探傷方法であって、
焦点位置においてラインフィーカスとなるように超音波を発振する内挿型超音波探傷センサーから、前記ラインフォーカスが前記管の内周面において当該管の周方向に沿うように前記超音波を発振させる工程を備えた超音波探傷方法。
An ultrasonic flaw detection method that performs flaw detection from the inside of a tube,
The ultrasonic wave is oscillated so that the line focus is along the circumferential direction of the tube on the inner peripheral surface of the tube from the interpolated ultrasonic flaw detection sensor that oscillates the ultrasonic wave so as to be a line feature at the focal position. An ultrasonic flaw detection method comprising a process.
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