JP2013134118A - 配管溶接部の超音波探傷装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1配管1および第2配管2の端面同士を突き合わせて溶接した配管溶接部3の超音波探傷装置10であって、第1配管1の外周面に配置される第1探触子11と、第2配管2の外周面に配置される第2探触子12と、第1探触子11および第2探触子12のそれぞれを連動して、溶接部3に沿って配管の周方向に移動させる移動機構24、27と、第1探触子11および第2探触子12のそれぞれの位置情報を取得する位置センサ21、22と、第1探触子11および第2探触子12で発信または受信される超音波の相互干渉を防止する干渉防止手段とを備える。
【選択図】 図1
Description
ここで、特許文献1および2に記載される装置はいずれも、2つの超音波探触子を用いて溶接部の両側から超音波探傷を行うようにしているので、精度の高い超音波探傷が可能である。
このように、第1探触子および第2探触子として、配管の長手方向に複数の振動子が配列された直線型フェーズドアレイ探触子を用いることで、探触子を配管の長手方向に走査することなく、溶接部の肉厚方向の欠陥状況を検出することができる。
このように、第1探触子および第2探触子として、配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子を用いることで、第1探触子および第2探触子の配管の周方向の移動機構を簡素化できるとともに、探触子を配管の長手方向に走査することなく、溶接部の肉厚方向の欠陥状況を検出することができる。
このように、第1探触子と第2探触子の周方向位置を異ならせることによって、第1探触子と第2探触子とで同時に超音波を発信または受信した場合であっても互いに干渉し合うことがないので、検査時間をより一層短縮化できる。
これは、タイミング制御手段によって、第1探触子と第2探触子の超音波発信タイミングをずらすことで超音波の相互干渉を回避する構成としており、これにより第1探触子および第2探触子は溶接部を挟んで対向配置でき、装置構成を簡素化できる。また、本構成によれば、第1探触子および第2探触子は溶接部を挟んで対向配置できることから、TOFD(Time of Flight Diffraction)法による超音波探傷を適用することも可能となる。
このように、配管の周方向に等間隔で複数の第1探触子および第2探触子を設けることによって、配管溶接部の全周を検査する際に、少なくとも配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ移動させればよく、よって検査時間のより一層の短縮化が可能となる。
図1乃至3を参照して、本発明の第1実施形態に係る超音波探傷装置について説明する。なお、図1は本発明の第1実施形態に係る超音波探傷装置の全体構成図で、図2は図1の探触子配置を示す平面図で、図3は図1の超音波探傷装置で実施される超音波探傷を概念的に示す断面図である。
本実施形態の超音波探傷装置における検査対象は、火力発電用プラントのボイラ配管や化学プラントの熱交換器用配管等で使用される配管の突合せ溶接部である。具体的には、第1配管1と第2配管2の端面にそれぞれV字開先1a、2aを設けて、これらの端面を突き合わせて溶接した溶接部3が検査対象となる。
第2移動機構27は、後述する移動制御部33からの指令に基づいて、第2探触子12を、第2配管2の外周面に面した状態で溶接部3に沿って周方向に移動させる。第2移動機構27は第1移動機構24と同様に、リング状ガイドレール28と、アーム29とを有していてもよい。なお、第1移動機構24および第2移動機構27は上記構成に限定されるものではなく、第1探触子11および第2探触子12を配管の周方向に移動させる機構であればどのような構成であってもよい。
信号処理部31は、探触子11、12から超音波を発信させる励起指令を生成する。この指令に基づいて、探触子11、12では所定のタイミングで超音波パルスを発信する。また、信号処理部31は、探触子11、12が受信した溶接部3からの超音波反射信号に基づいて、溶接部3の欠陥を検出する。欠陥とは、例えば、溶接部のき裂、ひび、割れ、空隙(ブローホール、ピンホール等)などである。このとき、信号処理部31は、位置センサ21、22からの位置情報に基づいて、探触子11、12で検出した欠陥の位置を特定することが好ましい。
なお、ここでは第1探触子11および第2探触子12において超音波を発信または停止する際に、探触子11、12の周方向走査を停止させるようにしているが、探触子11、12を周方向に走査しながら超音波を発信または停止してもよい。
このように、第1探触子および第2探触子として、配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子15を用いることで、第1探触子および第2探触子の配管の周方向の移動機構を簡素化できるとともに、探触子を配管の長手方向に走査することなく、溶接部の肉厚方向の欠陥状況を検出することができる。
このように、配管の周方向に等間隔で複数の第1探触子11および第2探触子12を設けることによって、溶接部3の全周を検査する際に、少なくとも配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ移動させればよく、よって検査時間のより一層の短縮化が可能となる。
次に、図8乃至図11を参照して、第2実施形態に係る超音波探傷装置について説明する。なお、本実施形態において、第1実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図8は本発明の第2実施形態に係る超音波探傷装置の全体構成図で、図9は図8の探触子配置を示す平面図で、図10は図8の超音波探傷装置で実施される超音波探傷を概念的に示す断面図で、図11は超音波照射の発信タイミングの一例を示す図である。
すなわち、図11に示すように、タイミング制御手段34では、第1探触子11の発信タイミングから遅延させて第2探触子12の発信タイミングを設定している。したがって、図10(A)に示すように第1探触子11で超音波を発信させて超音波反射信号を受信した後、(B)に示すように、第1探触子11における超音波の発信を停止して、第2探触子12で超音波を発信させて超音波反射信号を受信する。そして、図11に示すように、第2探触子12の受信終了次から次の第1探触子11の超音波発信時までの間で、移動機構24によって探触子11、12を移動させる。
なお、第1探触子11としてフェーズドアレイ型の送信用探触子17を用い、第2探触子12としてフェーズドアレイ型の受信用探触子18を用いることが好ましい。
このように、回折波を用いるTOFD法とフェーズドアレイとを組み合わせて適用することによって、簡便で高精度な超音波探傷が可能となり、欠陥を見逃す可能性も低減できる。
2 第2配管
3 溶接部
10 超音波探傷装置
11、11A〜11D 第1探触子
12、12A〜12D 第2探触子
21 第1位置センサ
22 第2位置センサ
24 第1移動機構
27 第2移動機構
30 探傷器
31 信号処理部
32 位置情報取得部
33 移動制御部
34 タイミング制御手段
40、41 連結部材
Claims (6)
- 第1配管および第2配管の端面同士を突き合わせて溶接した配管溶接部の超音波探傷装置であって、
前記第1配管の外周面に配置される第1探触子と、
前記第2配管の外周面に配置される第2探触子と、
前記第1探触子および前記第2探触子のそれぞれを連動して、前記溶接部に沿って前記配管の周方向に移動させる移動機構と、
前記第1探触子および前記第2探触子のそれぞれの位置情報を取得する位置センサと、
前記第1探触子および前記第2探触子で発信または受信される超音波の相互干渉を防止する干渉防止手段とを備えることを特徴とする配管溶接部の超音波探傷装置。 - 前記第1探触子および前記第2探触子は、前記配管の長手方向に複数の振動子が配列された直線型フェーズドアレイ探触子であることを特徴とする請求項1に記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
- 前記第1探触子および前記第2探触子は、前記配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子であることを特徴とする請求項1に記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
- 前記干渉防止手段は、前記第1探触子と前記第2探触子の周方向位置を異ならせる手段であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
- 前記第1探触子および前記第2探触子が前記溶接部を挟んで対向して配置され、
前記干渉防止手段は、前記第1探触子と前記第2探触子の超音波発信タイミングをずらすタイミング制御手段であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の配管溶接部の超音波探傷装置。 - 前記第1探触子および前記第2探触子が、前記配管の周方向に等間隔で複数設けられ、
前記移動機構は、少なくとも前記配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ前記第1探触子および前記第2探触子を移動させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
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