JP2017032477A - Flaw detecting device, and method, for welded parts of pipes - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and method for flaw detection in welded parts of pipes by which the position of any flaw existing near welded parts all around a hollow pipe can be accurately located by precisely checking welded parts existing near the surface of the hollow pipe from inside and making the flaw visible.SOLUTION: A flaw detecting device is equipped with a hollow cylindrical guide rail 12 that is coaxial with and can be detachably fixed to the outer circumference surface 1a of a hollow pipe 1, a phased array probe 14 that performs transmission and reception by radially varying the direction of an ultrasonic beam S in the axial direction of the hollow pipe 1 by sector scanning, and a probe guide 16. The probe guide 16 is so configured as to hold the phased array probe 14 in such a manner as to cause the ultrasonic beam S to come incident inclined in the axial direction from the outer circumference surface 1a and to shift the phased array probe 14 in the circumferential direction along the outer circumference surface 1a following the guide rail 12.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、中空管の表面近傍に存在する溶接部を超音波探傷検査する管溶接部探傷装置と方法に関する。   The present invention relates to a pipe welded part flaw detection apparatus and method for ultrasonic flaw inspection of a weld existing near the surface of a hollow pipe.

例えば火力プラントにおいて、ボイラのヘッダ(集合管)には多数の中空管(スタブ管又は伝熱管)が溶接される。かかる中空管の多くは、外径が100mm以下の小口径管である。
かかる小口径管の溶接部を超音波により検査する手段として、例えば、特許文献1,2が開示されている。
For example, in a thermal power plant, a number of hollow tubes (stub tubes or heat transfer tubes) are welded to a header (collection tube) of a boiler. Many of these hollow tubes are small diameter tubes having an outer diameter of 100 mm or less.
For example, Patent Documents 1 and 2 are disclosed as means for inspecting the welded portion of such a small-diameter pipe with ultrasonic waves.

特許文献1の「小径管の超音波探傷装置及び方法」では、ポイントフォーカス型探触子が、振動子と音響媒質を備え、被検査管材の内表面近傍に超音波ビームを集束させて被検査管材の内部を探傷検査する。   In “Ultrasonic flaw detection apparatus and method for small-diameter tube” in Patent Document 1, a point focus type probe includes a transducer and an acoustic medium, and an ultrasonic beam is focused near the inner surface of a tube material to be inspected. Inspection of the inside of the pipe material.

特許文献2の「小径配管溶接部の超音波探傷検査装置及び検査方法」では、超音波探触子、走査機構部、固定手段よりなる測定部を備える。さらに、超音波探触子に被測定配管の軸方向に沿って角度を持って入射する超音波発信部と、発信された超音波を受信する受信部とを備え、配管の溶接部を検査する。   The “ultrasonic flaw detection inspection apparatus and inspection method for small diameter pipe welds” in Patent Document 2 includes a measurement unit including an ultrasonic probe, a scanning mechanism unit, and a fixing unit. Furthermore, the ultrasonic probe includes an ultrasonic transmitter that enters the ultrasonic probe at an angle along the axial direction of the pipe to be measured, and a receiver that receives the transmitted ultrasonic wave, and inspects a welded portion of the pipe. .

特開2012−117875号公報JP 2012-117875 A 特開2001−74712号公報JP 2001-74712 A

上述した小口径管の溶接部は、例えば小口径管をスリーブに溶接した隅肉溶接部であり、中空管の表面近傍に存在する。しかし、溶接部のビード表面には凹凸があるため、探触子がうまく接触しない。そのため表面側からの超音波探傷検査は困難である。   The welded portion of the small-diameter pipe described above is, for example, a fillet welded portion where a small-diameter pipe is welded to a sleeve, and is present near the surface of the hollow tube. However, since the bead surface of the welded portion has irregularities, the probe does not contact well. Therefore, ultrasonic flaw detection from the surface side is difficult.

そこで、火力プラントにおける小口径配管の溶接部の超音波探傷検査は、固定角の超音波探触子を用いて手動で実施するのが一般的である。この場合、超音波は小口径管の内面で1回又は複数回反射して溶接部に達する。しかし、超音波の入射角度が固定されているため、1回の反射で超音波が到達する範囲が狭く、溶接部に対して探触子を前後に移動させて超音波が溶接部に達するように調整する必要がある。その結果、検出信号には複数回の反射信号や軸方向位置の異なる信号がノイズと共に混在するため、表面近傍の溶接部全体を正確に検査することが困難である。   Therefore, the ultrasonic flaw detection inspection of a welded portion of a small-diameter pipe in a thermal power plant is generally performed manually using a fixed-angle ultrasonic probe. In this case, the ultrasonic wave is reflected once or a plurality of times on the inner surface of the small diameter pipe and reaches the welded portion. However, since the incident angle of the ultrasonic wave is fixed, the range in which the ultrasonic wave reaches by one reflection is narrow, and the ultrasonic wave reaches the welded part by moving the probe back and forth with respect to the welded part. It is necessary to adjust to. As a result, a plurality of reflected signals and signals with different axial positions are mixed with noise in the detection signal, and it is difficult to accurately inspect the entire welded portion near the surface.

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、中空管(すなわち小口径配管)の表面近傍に存在する溶接部を内面側から正確に検査して、中空管全周の溶接部近傍に存在する欠陥を可視化し、その位置を正確に把握することができる管溶接部探傷装置と方法を提供することにある。   The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to accurately inspect the welds existing near the surface of the hollow tube (that is, the small-diameter pipe) from the inner surface side to visualize defects present near the welds around the entire hollow tube. It is another object of the present invention to provide a pipe welded part flaw detection apparatus and method capable of accurately grasping the position.

本発明によれば、中空管の表面近傍に存在する溶接部を超音波探傷検査する管溶接部探傷装置であって、
前記中空管の外周面に同軸かつ着脱可能に固定可能な中空円筒形のガイドレールと、
セクタスキャンにより超音波ビームの方向を前記中空管の軸方向に放射状に変化させて送受信するフェーズドアレイ探触子と、
前記超音波ビームが前記外周面から前記軸方向に傾斜して入射するように前記フェーズドアレイ探触子を保持し、かつ前記ガイドレールに倣って前記外周面に沿って周方向に移動可能な探触子案内装置と、を備えた管溶接部探傷装置が提供される。
According to the present invention, a pipe welded part flaw detection apparatus for performing ultrasonic flaw detection on a welded part existing near the surface of a hollow pipe,
A hollow cylindrical guide rail that is coaxially and detachably fixable to the outer peripheral surface of the hollow tube;
A phased array probe for transmitting and receiving by changing the direction of the ultrasonic beam radially in the axial direction of the hollow tube by sector scanning;
A probe that holds the phased array probe so that the ultrasonic beam is incident in the axial direction from the outer peripheral surface and is movable along the outer peripheral surface along the outer peripheral surface along the guide rail. There is provided a tube welded flaw detection device including a touch guide device.

前記中空管に対する前記フェーズドアレイ探触子の周方向回転角を検出する角度検出器を備える。   An angle detector configured to detect a rotation angle of the circumferential direction of the phased array probe with respect to the hollow tube;

前記フェーズドアレイ探触子の送受信信号から、管内面での反射回数を1回に限定し、2回以上反射した受信信号をカットして、前記中空管の内部を可視化する可視化装置を備える。   A visualization device is provided that visualizes the inside of the hollow tube by limiting the number of reflections on the inner surface of the tube to one from the transmission / reception signal of the phased array probe and cutting the reception signal reflected two or more times.

前記探触子案内装置は、前記フェーズドアレイ探触子を固定する探触子ホルダと、
前記探触子ホルダを前記外周面に接触させて保持し前記外周面に沿って周方向に移動可能な保持リングと、を有し、
前記探触子ホルダは、前記中空管の前記外周面と接触する接触面と、前記接触面に対し前記軸方向に傾斜し前記フェーズドアレイ探触子を固定する固定面と、前記ガイドレールに倣って前記探触子ホルダを前記外周面に沿って周方向に移動可能に案内する案内溝と、を有する。
The probe guide device includes a probe holder for fixing the phased array probe;
A holding ring that holds the probe holder in contact with the outer peripheral surface and is movable in the circumferential direction along the outer peripheral surface;
The probe holder includes a contact surface that contacts the outer peripheral surface of the hollow tube, a fixed surface that is inclined in the axial direction with respect to the contact surface and fixes the phased array probe, and a guide rail. A guide groove that guides the probe holder so as to be movable in the circumferential direction along the outer peripheral surface.

前記保持リングは、前記探触子ホルダを前記外周面に接触させて保持する保持部と、
前記保持部に着脱可能に連結され、前記探触子ホルダとの間に前記中空管を把持する半円形リングと、
前記保持部と前記半円形リングの境界部に設けられ、前記探触子ホルダを前記外周面に向けて付勢するマグネットと、を有する。
The holding ring is configured to hold the probe holder in contact with the outer peripheral surface;
A semicircular ring that is detachably connected to the holding portion and holds the hollow tube between the probe holder,
A magnet that is provided at a boundary between the holding portion and the semicircular ring and biases the probe holder toward the outer peripheral surface;

また、本発明によれば、中空管の表面近傍に存在する溶接部を超音波探傷検査する管溶接部探傷方法であって、
中空円筒形のガイドレールを前記中空管の外周面に同軸かつ着脱可能に固定し、
フェーズドアレイ探触子を固定した探触子案内装置を、前記ガイドレールに倣って前記外周面に沿って周方向に移動可能に取り付け、
前記フェーズドアレイ探触子のセクタスキャンにより、超音波ビームの方向を前記中空管の軸方向に放射状に変化させて送受信し、かつ前記ガイドレールに倣って前記探触子案内装置を前記外周面に沿って周方向に移動する、管溶接部探傷方法が提供される。
Moreover, according to the present invention, there is provided a tube welded portion flaw detection method for ultrasonic flaw detection of a weld existing in the vicinity of the surface of a hollow tube,
A hollow cylindrical guide rail is coaxially and detachably fixed to the outer peripheral surface of the hollow tube,
A probe guide device to which a phased array probe is fixed is attached so as to be movable in the circumferential direction along the outer peripheral surface following the guide rail,
The sector scan of the phased array probe changes the direction of the ultrasonic beam radially in the axial direction of the hollow tube, and transmits and receives the probe guide device along the guide rail. A method for flaw detection of a welded portion of a pipe is provided.

角度検出器により前記中空管に対する前記フェーズドアレイ探触子の周方向回転角を検出する。   An angle detector detects a circumferential rotation angle of the phased array probe with respect to the hollow tube.

可視化装置により、前記超音波ビームの送受信信号から、管内面での反射回数を1回に限定し、2回以上反射した受信信号をカットして、前記中空管の内部を可視化する。   The visualization device limits the number of reflections on the inner surface of the tube from the transmission / reception signal of the ultrasonic beam to one, cuts the reception signal reflected two or more times, and visualizes the inside of the hollow tube.

上記本発明の装置と方法によれば、中空管の表面近傍に存在する溶接部から検査に最適な距離だけ離れた中空管の外周面に、中空円筒形のガイドレールを同軸かつ着脱可能に固定する。
また、探触子案内装置により、超音波ビームが外周面から軸方向に傾斜して入射するようにフェーズドアレイ探触子を保持する。
According to the above-described apparatus and method of the present invention, a hollow cylindrical guide rail can be coaxially and detachably attached to the outer peripheral surface of the hollow tube that is separated from the welded portion near the surface of the hollow tube by an optimum distance for inspection. Secure to.
In addition, the probe guide device holds the phased array probe so that the ultrasonic beam is incident on the outer peripheral surface while being inclined in the axial direction.

従って、ガイドレールと探触子案内装置により、フェーズドアレイ探触子を溶接部から検査に最適な位置に位置決めし、フェーズドアレイ探触子のセクタスキャンにより超音波ビームの方向を中空管の軸方向に放射状に変化させて送受信することができる。これにより超音波ビームは中空管の内面で1回反射して溶接部近傍に到達し、その反射波も中空管の内面で1回反射して受信され、超音波ビームの角度と送受信の時間差から、中空管の表面近傍に存在する溶接部を内面側から正確に検査することができる。   Therefore, the phased array probe is positioned at the optimum position for inspection from the weld by the guide rail and the probe guide device, and the direction of the ultrasonic beam is changed to the axis of the hollow tube by the sector scan of the phased array probe. Transmission and reception can be performed by changing the direction radially. As a result, the ultrasonic beam is reflected once on the inner surface of the hollow tube and reaches the vicinity of the weld, and the reflected wave is also reflected and received once on the inner surface of the hollow tube. From the time difference, the welded portion present in the vicinity of the surface of the hollow tube can be accurately inspected from the inner surface side.

また、探触子案内装置により、フェーズドアレイ探触子をガイドレールに倣って外周面に沿って周方向に移動させることができる。これにより、中空管全周にわたり、中空管の表面近傍に存在する溶接部を内面側から正確に検査することができる。   In addition, the probe guide device can move the phased array probe in the circumferential direction along the outer peripheral surface along the guide rail. Thereby, the welding part which exists in the surface vicinity of a hollow tube over the perimeter of a hollow tube can be test | inspected correctly from an inner surface side.

従って、中空管全周の溶接部近傍に存在する欠陥を可視化し、その位置を正確に把握することができる。   Therefore, it is possible to visualize the defects existing in the vicinity of the welded portion of the entire circumference of the hollow tube and accurately grasp the position.

本発明が対象とする中空管の模式図である。It is a schematic diagram of the hollow tube which this invention makes object. 本発明による第1実施形態の管溶接部探傷装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a pipe welded portion flaw detector according to a first embodiment of the present invention. 図2のA−A矢視図(A)とB−B線における断面図(B)である。They are AA arrow directional view (A) of FIG. 2, and sectional drawing (B) in the BB line. 本発明の原理図である。It is a principle diagram of the present invention. 本発明による管溶接部探傷方法の説明図である。It is explanatory drawing of the pipe weld part flaw detection method by this invention. 本発明により得られる中空管内部の可視化画像の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the visualization image inside the hollow tube obtained by this invention. 本発明による第2実施形態の管溶接部探傷装置の構成図である。It is a block diagram of the pipe welding part flaw detector of 2nd Embodiment by this invention. 本発明の管溶接部探傷装置を用いて得られた軸方向断面の可視化画像を示す図である。It is a figure which shows the visualization image of the axial direction cross section obtained using the pipe welding part flaw detector of this invention. 本発明の管溶接部探傷装置を用いて得られた周方向断面の可視化画像を示す図である。It is a figure which shows the visualization image of the circumferential direction cross section obtained using the pipe welding part flaw detector of this invention.

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本発明が対象とする中空管1の模式図であり、(A)は軸線Z−Zに直交する断面図、(B)は側面断面図である。
中空管1は外径が100mm以下の小口径管であるのが好ましいが、それ以上の大径管であってもよい。中空管1の肉厚は、3mm以上、15mm以下であるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
中空管1の材質は、鋼管又はステンレス管であるのが好ましい。しかし、その他の金属、例えばアルミニウムやチタン、その他の合金であってもよい。
1A and 1B are schematic views of a hollow tube 1 to which the present invention is directed, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view orthogonal to the axis ZZ, and FIG. 1B is a side cross-sectional view.
The hollow tube 1 is preferably a small-diameter tube having an outer diameter of 100 mm or less, but may be a larger-diameter tube having a larger diameter. The wall thickness of the hollow tube 1 is preferably 3 mm or more and 15 mm or less, but may be more.
The material of the hollow tube 1 is preferably a steel tube or a stainless tube. However, other metals such as aluminum, titanium, and other alloys may be used.

図1(A)に示すように、中空管1の断面形状(軸線Z−Zに直交する断面形状)は、外径および内径が同心の円管であり、肉厚が一定であるのが好ましい。しかし、その一部が真円でなく、或いは肉厚が部分的に変化してもよい。   As shown in FIG. 1A, the cross-sectional shape of the hollow tube 1 (cross-sectional shape orthogonal to the axis ZZ) is a circular tube having a concentric outer diameter and inner diameter, and has a constant thickness. preferable. However, the part may not be a perfect circle, or the wall thickness may partially change.

図1(B)に示すように、この例で中空管1の一部がスリーブ2に挿入され、その端面と中空管1の間が隅肉溶接されている。スリーブ2の内径は中空管1の外径より大きく、その間に間隙3が存在する。溶接部4(隅肉溶接部)は、間隙3を埋めるように全周に形成されている。溶接部4の欠陥は、図1にC(破線の楕円)で示すように、溶接部4又はその近傍に通常存在する。   As shown in FIG. 1B, in this example, a part of the hollow tube 1 is inserted into the sleeve 2, and fillet welding is performed between the end surface of the hollow tube 1 and the hollow tube 1. The inner diameter of the sleeve 2 is larger than the outer diameter of the hollow tube 1, and a gap 3 exists between them. The welded portion 4 (fillet welded portion) is formed all around so as to fill the gap 3. The defect of the welded portion 4 is usually present at or near the welded portion 4 as indicated by C (broken line ellipse) in FIG.

なお、この例において、溶接部4は、中空管1の軸線Z−Zに直交する円形形状である。しかし本発明はこれに限定されず、溶接部4が中空管1の軸線Z−Zに傾斜していても、或いは軸方向に湾曲していてもよい。
溶接部4の材質は、中空管1と同一又は類似の金属、又はその他の合金であるのがよい。
In this example, the welded portion 4 has a circular shape orthogonal to the axis ZZ of the hollow tube 1. However, the present invention is not limited to this, and the welded portion 4 may be inclined to the axis ZZ of the hollow tube 1 or may be curved in the axial direction.
The material of the welded portion 4 may be the same or similar metal as the hollow tube 1 or other alloy.

図2は、本発明による第1実施形態の管溶接部探傷装置10の全体構成図である。また、図3は、図2のA−A矢視図(A)とB−B線における断面図(B)である。   FIG. 2 is an overall configuration diagram of the pipe welded portion flaw detector 10 according to the first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG.

図2、図3において、本発明の管溶接部探傷装置10は、中空管1の表面近傍に存在する溶接部4を超音波探傷検査する装置であり、ガイドレール12、フェーズドアレイ探触子14、及び探触子案内装置16を備える。   2 and 3, a pipe welded portion flaw detection apparatus 10 according to the present invention is an apparatus for ultrasonic flaw detection inspection of a welded portion 4 existing near the surface of a hollow tube 1, and includes a guide rail 12, a phased array probe. 14 and a probe guide device 16.

ガイドレール12は、中空円筒形であり、中空管1の外周面1aに同軸かつ着脱可能に固定可能に構成されている。この例において、ガイドレール12は、軸線Z−Zに直交する平面内で外周面1aを囲む円環形状である。しかし、溶接部4が中空管1の軸線Z−Zに傾斜又は軸方向に湾曲している場合には、同様に傾斜又は湾曲してもよい。   The guide rail 12 has a hollow cylindrical shape, and is configured to be coaxially and detachably fixed to the outer peripheral surface 1 a of the hollow tube 1. In this example, the guide rail 12 has an annular shape surrounding the outer peripheral surface 1a in a plane orthogonal to the axis ZZ. However, when the welded portion 4 is inclined or curved in the axial direction with respect to the axis ZZ of the hollow tube 1, it may be similarly inclined or curved.

図3(A)に示すように、ガイドレール12は、この例において、半円形リング12a,12b、回転軸12c、及び固定ボルト12dを有する。   As shown in FIG. 3A, in this example, the guide rail 12 includes semicircular rings 12a and 12b, a rotating shaft 12c, and a fixing bolt 12d.

2つの半円形リング12a,12bは、内径が中空管1の外径と同一又はほぼ同一の半円形の円弧部材である。また半円形リング12a,12bの断面形状はこの例では矩形であるが、矩形以外であってもよい。   The two semicircular rings 12 a and 12 b are semicircular arc members whose inner diameter is the same as or substantially the same as the outer diameter of the hollow tube 1. Moreover, although the cross-sectional shape of the semicircular rings 12a and 12b is rectangular in this example, it may be other than rectangular.

回転軸12cは、2つの半円形リング12a,12bの一端部(図3で左端部)を、中空管1の軸線Z−Zに平行な軸を中心に互いに旋回可能に連結する。また、固定ボルト12dは、2つの半円形リング12a,12bの他端部(図3で右端部)を、中空管1の軸線Z−Zに直交する方向に連結する。   The rotating shaft 12 c connects one end portions (left end portions in FIG. 3) of the two semicircular rings 12 a and 12 b so as to be rotatable around an axis parallel to the axis ZZ of the hollow tube 1. The fixing bolt 12d connects the other end portions (right end portion in FIG. 3) of the two semicircular rings 12a and 12b in a direction orthogonal to the axis ZZ of the hollow tube 1.

半円形リング12a,12bの材質は、中空管1に傷を付けないように、中空管1より柔らかいプラスチック(例えばジュラコン)であるのがよい。なお、本発明はこれに限定されず、アクリル、アルミニウム、その他の金属であってもよい。   The material of the semicircular rings 12a and 12b is preferably a plastic (for example, Duracon) softer than the hollow tube 1 so as not to damage the hollow tube 1. In addition, this invention is not limited to this, Acrylic, aluminum, and another metal may be sufficient.

上述した構成により、固定ボルト12dを外し、回転軸12cを中心に2つの半円形リング12a,12bを互いに反対方向に旋回させることで、ガイドレール12を中空管1の外周面1aから容易に取り外すことができる。   With the configuration described above, the guide bolt 12 can be easily removed from the outer peripheral surface 1a of the hollow tube 1 by removing the fixing bolt 12d and turning the two semicircular rings 12a and 12b in opposite directions around the rotating shaft 12c. Can be removed.

また、ガイドレール12の取付け時には、逆に回転軸12cを中心に2つの半円形リング12a,12bを互いに同方向に旋回させて、中空管1の外周面1aに半円形リング12a,12bの内面を密着させる。次いで、固定ボルト12dで半円形リング12a,12bの他端部を連結し、中空管1の軸線Z−Zに直交する方向に圧縮することで、ガイドレール12を中空管1の外周面1aに強固に固定することができる。   On the other hand, when the guide rail 12 is attached, the two semicircular rings 12a and 12b are turned in the same direction around the rotating shaft 12c, and the semicircular rings 12a and 12b are formed on the outer peripheral surface 1a of the hollow tube 1. Adhere the inner surface. Next, the other end portions of the semicircular rings 12 a and 12 b are connected with the fixing bolt 12 d and compressed in a direction orthogonal to the axis ZZ of the hollow tube 1, so that the guide rail 12 is outer peripheral surface of the hollow tube 1. It can be firmly fixed to 1a.

なお、半円形リング12a,12bの内径が中空管1の外径より大きくその間に隙間が生じる場合には、その隙間に相当する部材(平板又は円弧板)をその間に挟持してもよい。   When the inner diameters of the semicircular rings 12a and 12b are larger than the outer diameter of the hollow tube 1 and a gap is generated between them, a member (flat plate or arc plate) corresponding to the gap may be sandwiched therebetween.

フェーズドアレイ探触子14は、セクタスキャンにより超音波ビームS(図4参照)の方向を中空管1の軸方向に放射状に変化させて送受信する。超音波ビームSは、好ましくは横波である。
「中空管1の軸方向に放射状に変化させる」とは、中空管1の軸線Z−Zを含む平面内において、超音波ビームSが中空管1の外周面1aに入射する入射角度を変化させることを意味する。
フェーズドアレイ探触子14は、複数(多数)の振動子を内蔵し、個々の振動子が超音波ビームSを送受信するタイミングを独立に制御し、合成した超音波波面を形成することで超音波ビームSの入射方向を変化させるようになっている。
The phased array probe 14 performs transmission / reception by changing the direction of the ultrasonic beam S (see FIG. 4) radially in the axial direction of the hollow tube 1 by sector scanning. The ultrasonic beam S is preferably a transverse wave.
“To change radially in the axial direction of the hollow tube 1” means an incident angle at which the ultrasonic beam S enters the outer peripheral surface 1 a of the hollow tube 1 in a plane including the axis ZZ of the hollow tube 1. Means to change.
The phased array probe 14 includes a plurality of (many) transducers, independently controls the timing at which each transducer transmits and receives the ultrasonic beam S, and forms a synthesized ultrasonic wavefront to generate ultrasonic waves. The incident direction of the beam S is changed.

この例において、フェーズドアレイ探触子14の各振動子は、送信と受信を兼用する。なお本発明はこの構成に限定されず。送信用と受信用の振動子を別箇に備えてもよい。   In this example, each transducer of the phased array probe 14 is used for both transmission and reception. The present invention is not limited to this configuration. Transmitting and receiving vibrators may be provided separately.

図2、図3において、フェーズドアレイ探触子14の外形形状は、直方体であり、その下面から超音波を放射状に送受信する。また上面には制御ケーブル14aが固定されており、制御ケーブル14aを介して制御信号を入出力する。
なお、外形形状は直方体に限定されず性能を保持できる形状であればよい。
2 and 3, the outer shape of the phased array probe 14 is a rectangular parallelepiped, and ultrasonic waves are transmitted and received radially from the lower surface thereof. A control cable 14a is fixed on the upper surface, and a control signal is input / output via the control cable 14a.
The outer shape is not limited to a rectangular parallelepiped, and may be any shape that can maintain performance.

探触子案内装置16は、超音波ビームS(図4参照)が外周面1aから傾斜して入射するようにフェーズドアレイ探触子14を保持し、かつガイドレール12に倣って外周面1aに沿って周方向に移動可能に構成されている。   The probe guide device 16 holds the phased array probe 14 so that the ultrasonic beam S (see FIG. 4) is incident on the outer peripheral surface 1a at an inclination, and follows the guide rail 12 on the outer peripheral surface 1a. It is comprised so that a movement in the circumferential direction is possible along.

図2、図3において、探触子案内装置16は、探触子ホルダ17と保持リング18を有する。   2 and 3, the probe guide device 16 includes a probe holder 17 and a holding ring 18.

フェーズドアレイ探触子14は、探触子ホルダ17に固定される。
探触子ホルダ17は、この例では、接触面17a、固定面17b、及び案内溝17cを有する。探触子ホルダ17の材質は、中空管1に傷を付けず、超音波ビームSの伝搬に適したアクリル、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどのプラスチック樹脂からなるのがよい。
The phased array probe 14 is fixed to the probe holder 17.
In this example, the probe holder 17 includes a contact surface 17a, a fixed surface 17b, and a guide groove 17c. The material of the probe holder 17 is preferably made of a plastic resin such as acrylic, polyimide, or polyetherimide suitable for propagation of the ultrasonic beam S without damaging the hollow tube 1.

接触面17aは、中空管1の外周面1aと接触する。図3(B)に示すように、この例において、接触面17aは、中空管1の外径と同一又はほぼ同一の円弧面であり、外周面1aに密着するようになっている。   The contact surface 17 a is in contact with the outer peripheral surface 1 a of the hollow tube 1. As shown in FIG. 3B, in this example, the contact surface 17a is an arc surface that is the same as or substantially the same as the outer diameter of the hollow tube 1, and is in close contact with the outer peripheral surface 1a.

固定面17bは、接触面17aに対し軸方向に傾斜し、フェーズドアレイ探触子14を固定する。固定面17bの傾斜角は、この例では中空管1の軸線Z−Zに対して約47°(好ましくは、47.1°)に設定されている。この理由は後述する。   The fixed surface 17b is inclined in the axial direction with respect to the contact surface 17a, and fixes the phased array probe 14. In this example, the inclination angle of the fixed surface 17 b is set to about 47 ° (preferably 47.1 °) with respect to the axis ZZ of the hollow tube 1. The reason for this will be described later.

また、この例において、探触子ホルダ17は、その一部にフェーズドアレイ探触子14を収容する矩形孔17dを有する。固定面17bは、矩形孔17dの底面に相当する。矩形孔17dに収容した探触子ホルダ17は、固定ネジ24aにより接触面17aに密着した状態で固定されている。   Further, in this example, the probe holder 17 has a rectangular hole 17d for housing the phased array probe 14 in a part thereof. The fixed surface 17b corresponds to the bottom surface of the rectangular hole 17d. The probe holder 17 accommodated in the rectangular hole 17d is fixed in close contact with the contact surface 17a by a fixing screw 24a.

案内溝17cは、ガイドレール12に倣って探触子ホルダ17を外周面1aに沿って周方向に移動可能に案内する。案内溝17cの内面形状は、半円形リング12a,12bの断面形状と同一であることが好ましく、この例では矩形形状である。
なお、案内溝17cはこの例に限定されず、探触子ホルダ17の姿勢を保持したままで、ガイドレール12に倣って探触子ホルダ17を外周面1aに沿って周方向にガタなく移動できる限りで、その他の構造(例えば軸受を用いた案内構造)であってもよい。
The guide groove 17c guides the probe holder 17 along the guide rail 12 so as to be movable along the outer peripheral surface 1a in the circumferential direction. The inner surface shape of the guide groove 17c is preferably the same as the cross-sectional shape of the semicircular rings 12a and 12b, and in this example is a rectangular shape.
The guide groove 17c is not limited to this example, and the probe holder 17 can be moved along the outer peripheral surface 1a in the circumferential direction along the guide rail 12 with the posture of the probe holder 17 maintained. As long as possible, other structures (for example, a guide structure using a bearing) may be used.

保持リング18は、図3(B)において、1対の保持部18a、半円形リング18b、及び複数のマグネット18cを有する。   In FIG. 3B, the holding ring 18 has a pair of holding portions 18a, a semicircular ring 18b, and a plurality of magnets 18c.

1対の保持部18aは、ボルト18dにより探触子ホルダ17の両側面にそれぞれ強固に固定され、探触子ホルダ17を外周面1aに接触させて保持する。
半円形リング18bは、マグネット18cにより、1対の保持部18aに着脱可能に連結され、探触子ホルダ17との間に中空管1を把持する。
The pair of holding portions 18a are firmly fixed to both side surfaces of the probe holder 17 by bolts 18d, and hold the probe holder 17 in contact with the outer peripheral surface 1a.
The semicircular ring 18b is detachably connected to the pair of holding portions 18a by the magnet 18c, and holds the hollow tube 1 between the probe holder 17 and the semicircular ring 18b.

保持部18a及び半円形リング18bの材質は、中空管1に傷を付けず、かつ中空管1の外周面1aに沿って円滑に摺動するプラスチック(例えばジュラコン)であるのがよい。なお、本発明はこれに限定されず、アクリル、アルミニウム、その他の金属であってもよい。   The material of the holding portion 18a and the semicircular ring 18b may be plastic (for example, Duracon) that does not damage the hollow tube 1 and smoothly slides along the outer peripheral surface 1a of the hollow tube 1. In addition, this invention is not limited to this, Acrylic, aluminum, and another metal may be sufficient.

複数(この例では12)のマグネット18cは、保持部18aと半円形リング18bの境界部にそれぞれ複数(この例では3つずつ)設けられ、探触子ホルダ17を外周面1aに向けて付勢する。マグネット18cは、この例では円筒形の永久磁石であり、保持部18aと半円形リング18bに設けられた嵌合穴に収容され摩擦で固定されている。
なお、本発明はマグネット18cに限定されず、探触子ホルダ17を外周面1aに向けて付勢できる限りで、他の手段(例えばスプリング)を用いてもよい。
A plurality (in this example, 12) of magnets 18c are provided at the boundary between the holding portion 18a and the semicircular ring 18b, respectively (three in this example), and the probe holder 17 is attached to the outer peripheral surface 1a. Rush. In this example, the magnet 18c is a cylindrical permanent magnet, and is accommodated in a fitting hole provided in the holding portion 18a and the semicircular ring 18b and fixed by friction.
The present invention is not limited to the magnet 18c, and other means (for example, a spring) may be used as long as the probe holder 17 can be biased toward the outer peripheral surface 1a.

図2、図3において、本発明の管溶接部探傷装置10は、さらに、角度検出器20と可視化装置22を備える。   2 and 3, the pipe welded portion flaw detector 10 of the present invention further includes an angle detector 20 and a visualization device 22.

角度検出器20は、中空管1に対するフェーズドアレイ探触子14の周方向回転角を検出する。
角度検出器20は、この例では、探触子ホルダ17に固定されたロータリーエンコーダであり、検出車輪20aが中空管1の外周面1aに接触して回転し、中空管1に対するフェーズドアレイ探触子14の周方向回転角を検出し、検出信号を出力する。
なお、角度検出器20の構成はこの例に限定されず、その他の周知のセンサーであってもよく、或は別の構造であってもよい。
The angle detector 20 detects the circumferential rotation angle of the phased array probe 14 with respect to the hollow tube 1.
In this example, the angle detector 20 is a rotary encoder fixed to the probe holder 17. The detection wheel 20 a rotates in contact with the outer peripheral surface 1 a of the hollow tube 1, and the phased array with respect to the hollow tube 1 is rotated. The circumferential rotation angle of the probe 14 is detected and a detection signal is output.
The configuration of the angle detector 20 is not limited to this example, and may be another known sensor or another structure.

可視化装置22は、フェーズドアレイ探触子14の送受信信号から管内面での反射回数を1回に限定し、2回以上反射した受信信号をカットして、中空管1の内部を可視化する。可視化装置22は、この例では、制御装置22aと画像処理装置22bを有する。   The visualization device 22 visualizes the inside of the hollow tube 1 by limiting the number of reflections on the inner surface of the tube from the transmission / reception signal of the phased array probe 14 to one and cutting the reception signal reflected two or more times. In this example, the visualization device 22 includes a control device 22a and an image processing device 22b.

制御装置22aは、フェーズドアレイ探触子14を制御する。すなわち、制御装置22aは、制御ケーブル14aを介してフェーズドアレイ探触子14に制御信号を入力し、フェーズドアレイ探触子14の受信信号を受信する。制御装置22aは、並行して角度検出器20の検出信号を受信する。   The control device 22a controls the phased array probe 14. That is, the control device 22a inputs a control signal to the phased array probe 14 via the control cable 14a and receives a reception signal of the phased array probe 14. The control device 22a receives the detection signal of the angle detector 20 in parallel.

画像処理装置22bは、制御装置22aからフェーズドアレイ探触子14の送受信信号を受信し、これから中空管1の溶接部4を可視化して出力する。また、画像処理装置22bは、並行して角度検出器20の検出信号を受信し、中空管全周にわたり、中空管1の内部(特に溶接部4近傍)を可視化して出力するのがよい。   The image processing device 22b receives the transmission / reception signal of the phased array probe 14 from the control device 22a, and visualizes and outputs the welded portion 4 of the hollow tube 1 therefrom. The image processing device 22b receives the detection signal of the angle detector 20 in parallel, and visualizes and outputs the inside of the hollow tube 1 (particularly in the vicinity of the welded portion 4) over the entire circumference of the hollow tube. Good.

図4は、本発明の原理図である。
この図において、フェーズドアレイ探触子14から送信される超音波ビームSの中心線を、符号a→b→c→dで示す。フェーズドアレイ探触子14は、超音波ビームSの方向を中空管1の軸方向に符号a→eから符号a→fの範囲で放射状に変化させて送受信する。
FIG. 4 is a principle diagram of the present invention.
In this figure, the center line of the ultrasonic beam S transmitted from the phased array probe 14 is indicated by reference symbols a → b → c → d. The phased array probe 14 performs transmission / reception by changing the direction of the ultrasonic beam S in the radial direction in the axial direction of the hollow tube 1 from a sign a → e to a sign a → f.

この例において、中空管1の材質は一般鋼、探触子ホルダ17の材質はアクリルである。アクリル中の音速C1は約2730m/s、一般鋼中の音速C2は約3230m/sである。この場合、アクリルからの入射角度をα、鋼中での屈折角度をθとすると、スネルの法則から以下の式(1)が成り立つ。
C1/sinα=C2/sinθ・・・(1)
ここで、入射角度αは、図中のα1,αa,αbであり、屈折角度θは、図中のθ1,θa,θbである。
In this example, the material of the hollow tube 1 is general steel, and the material of the probe holder 17 is acrylic. The speed of sound C1 in acrylic is about 2730 m / s, and the speed of sound C2 in general steel is about 3230 m / s. In this case, when the incident angle from the acrylic is α and the refraction angle in the steel is θ, the following equation (1) is established from Snell's law.
C1 / sin α = C2 / sin θ (1)
Here, the incident angle α is α1, αa, αb in the drawing, and the refraction angle θ is θ1, θa, θb in the drawing.

超音波ビームSの中心線a→b→c→dにおいて、屈折角度θ1はこの例では60°に設定されている。この場合、入射角度α1は、約47.1°であり、フェーズドアレイ探触子14を固定する固定面17bの傾斜角はこの角度に設定されている。なお、管内面の反射は鏡対称となるので、屈折角度θ1と同じとなる。   In the center line a → b → c → d of the ultrasonic beam S, the refraction angle θ1 is set to 60 ° in this example. In this case, the incident angle α1 is about 47.1 °, and the inclination angle of the fixed surface 17b for fixing the phased array probe 14 is set to this angle. Since the reflection on the inner surface of the tube is mirror-symmetric, it is the same as the refraction angle θ1.

中空管1の肉厚(厚さ)をTとすると、中心線b→cの軸方向距離Lは、幾何学的に、tanθ1×T、θ1=60°・・・(2)で求められる。
また符号dの位置を中空管1の外周面1aとすると、中心線b→c→dの軸方向距離Lは2×tanθ1×T・・・(3)で求められる。この中心線c→dの範囲が、本発明による主要な計測範囲となる。
When the thickness (thickness) of the hollow tube 1 is T, the axial distance L of the center line b → c is geometrically determined by tan θ1 × T, θ1 = 60 ° (2). .
When the position of the symbol d is the outer peripheral surface 1a of the hollow tube 1, the axial distance L of the center line b → c → d is obtained by 2 × tan θ1 × T (3). The range of the center line c → d is the main measurement range according to the present invention.

中心線c→dの範囲で反射された超音波ビームSの一部は、中心線a→b→c→dを逆に戻りフェーズドアレイ探触子14により受信される。
従って、超音波ビームSの中心線a→b→c→dに位置する中空管1の内部、特に中心線c→dの範囲に位置する溶接部4の欠陥の位置を超音波ビームSの角度(入射角度α1と屈折角度θ1)と送受信の時間差から検出することができる。
A part of the ultrasonic beam S reflected in the range of the center line c → d returns to the center line a → b → c → d and is received by the phased array probe 14.
Therefore, the position of the defect in the welded portion 4 located in the hollow tube 1 located in the center line a → b → c → d of the ultrasonic beam S, particularly in the range of the center line c → d, is determined. It can be detected from the angle (incident angle α1 and refraction angle θ1) and the time difference between transmission and reception.

この例において、最小屈折角度θaは45°であり、この場合、最小入射角度αaは約36.7°である。超音波ビームSが中空管1の内面で1回反射して外周面1aに到達するまでの最小軸方向距離Laは、幾何学的に求めることができる。この例では、最小軸方向距離La=2×tanθa×Tである。
また、この例において、最大屈折角度θbは84°であり、この場合、最大入射角度αbは約57.2°である。超音波ビームSが中空管1の内面で1回反射して外周面1aに到達するまでの最大軸方向距離Lbも、幾何学的に求めることができる。
従って、最小入射角度αaから最大入射角度αbまでの範囲で、超音波ビームSが中空管1の内面で1回反射して外周面1aに到達するまでの軸方向距離を幾何学的に求めることができる。
In this example, the minimum refraction angle θa is 45 °, and in this case, the minimum incident angle αa is about 36.7 °. The minimum axial distance La until the ultrasonic beam S is reflected once on the inner surface of the hollow tube 1 and reaches the outer peripheral surface 1a can be obtained geometrically. In this example, the minimum axial distance La = 2 × tan θa × T.
In this example, the maximum refraction angle θb is 84 °, and in this case, the maximum incident angle αb is about 57.2 °. The maximum axial distance Lb until the ultrasonic beam S is reflected once on the inner surface of the hollow tube 1 and reaches the outer peripheral surface 1a can also be obtained geometrically.
Therefore, in the range from the minimum incident angle αa to the maximum incident angle αb, the axial distance until the ultrasonic beam S is reflected once by the inner surface of the hollow tube 1 and reaches the outer peripheral surface 1a is obtained geometrically. be able to.

フェーズドアレイ探触子14による超音波ビームSの角度は、最小入射角度αaから最大入射角度αbまでの範囲で例えば約0.5°のピッチで変化する。
従って、この範囲内に位置する中空管1の内部の欠陥位置を超音波ビームSの角度と送受信の時間差から検出することができる。
The angle of the ultrasonic beam S by the phased array probe 14 changes at a pitch of about 0.5 °, for example, in the range from the minimum incident angle αa to the maximum incident angle αb.
Therefore, the defect position inside the hollow tube 1 located within this range can be detected from the angle of the ultrasonic beam S and the transmission / reception time difference.

図5は、上述した管溶接部探傷装置10を用いた本発明による管溶接部探傷方法の説明図である。この図において、(A)は中空管1の軸線Z−Zを含む断面図、(B)は(A)のC−C矢視図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for flaw detection of a pipe weld according to the present invention using the pipe weld flaw detector 10 described above. In this figure, (A) is a cross-sectional view including the axis ZZ of the hollow tube 1, and (B) is a view taken along the line CC of (A).

図5(A)において、探触子ホルダ17の計測側端面17eは中空管1の軸線Z−Zに対して垂直に形成されている。計測側端面17eは、溶接部4に近接する側の端面である。なお、計測側端面17eは垂直でなくてもよい。
また、計測側端面17eの下端部には、内側に傾斜したテーパ部17fが設けられている。テーパ部17fは、溶接部4との干渉を避けるために設けられている。
In FIG. 5A, the measurement side end face 17 e of the probe holder 17 is formed perpendicular to the axis ZZ of the hollow tube 1. The measurement side end face 17 e is an end face on the side close to the welded portion 4. Note that the measurement side end face 17e may not be vertical.
Further, a taper portion 17f inclined inward is provided at the lower end portion of the measurement side end face 17e. The tapered portion 17f is provided in order to avoid interference with the welded portion 4.

さらに、図5(B)に示すように、計測側端面17eとテーパ部17fには、図で上下方向に延びる溝25が多数設けられている。溝25の断面形状は、この例では三角形であるが、その他の形状であってもよい。この溝25(好ましくは三角溝)により、計測側端面17e又はテーパ部17fにおいて超音波ビームSを散乱させて、フェーズドアレイ探触子14で受信する受信信号のノイズを低減することができる。
なお、溝25の外面に、探触子ホルダ17の材質に近い樹脂を接着又はコーティングし、超音波ビームSの反射をさらに低減することが好ましい。
Further, as shown in FIG. 5B, the measurement side end face 17e and the taper portion 17f are provided with a number of grooves 25 extending in the vertical direction in the figure. The cross-sectional shape of the groove 25 is triangular in this example, but may be other shapes. With this groove 25 (preferably a triangular groove), the ultrasonic beam S is scattered on the measurement side end face 17e or the taper part 17f, and the noise of the reception signal received by the phased array probe 14 can be reduced.
It is preferable to further reduce the reflection of the ultrasonic beam S by adhering or coating a resin close to the material of the probe holder 17 on the outer surface of the groove 25.

本発明による管溶接部探傷方法は、上述した中空管1の表面近傍に存在する溶接部4を超音波探傷検査する方法である。   The pipe welded portion flaw detection method according to the present invention is a method for ultrasonic flaw detection inspection of the welded portion 4 existing near the surface of the hollow tube 1 described above.

本発明の方法では、初めに、中空円筒形のガイドレール12を中空管1の外周面1aに同軸かつ着脱可能に固定する。この際、ガイドレール12の固定位置は、図4の中心線b→c→dの軸方向距離Lが計測範囲の中心付近に位置し、最小軸方向距離Laと最大軸方向距離Lbの間に計測範囲が入るように設定する。   In the method of the present invention, first, a hollow cylindrical guide rail 12 is coaxially and detachably fixed to the outer peripheral surface 1 a of the hollow tube 1. At this time, the fixed position of the guide rail 12 is such that the axial distance L of the center line b → c → d in FIG. 4 is located near the center of the measurement range, and between the minimum axial distance La and the maximum axial distance Lb. Set the measurement range.

次に、フェーズドアレイ探触子14を固定した探触子案内装置16を、ガイドレール12に倣って外周面1aに沿って周方向に移動可能に取り付ける。   Next, the probe guide device 16 to which the phased array probe 14 is fixed is attached so as to be movable along the outer peripheral surface 1 a along the guide rail 12.

この際、フェーズドアレイ探触子14と固定面17bとの間、及び探触子ホルダ17と外周面1aとの間に、液状の接触媒体を塗布する。また、マグネット18cにより探触子ホルダ17を外周面1aに向けて付勢する。接触媒体とマグネット18cによる付勢により、フェーズドアレイ探触子14から探触子ホルダ17を介して中空管1の内部までの、超音波ビームSの伝搬効率を高めることができる。   At this time, a liquid contact medium is applied between the phased array probe 14 and the fixed surface 17b and between the probe holder 17 and the outer peripheral surface 1a. Further, the probe holder 17 is biased toward the outer peripheral surface 1a by the magnet 18c. The propagation efficiency of the ultrasonic beam S from the phased array probe 14 to the inside of the hollow tube 1 through the probe holder 17 can be increased by urging by the contact medium and the magnet 18c.

次いで、この状態で、フェーズドアレイ探触子14のセクタスキャンにより、超音波ビームSの方向を中空管1の軸方向に放射状に変化させて送受信し、かつガイドレール12に倣って探触子案内装置16を外周面1aに沿って周方向に移動する。   Next, in this state, by the sector scan of the phased array probe 14, the direction of the ultrasonic beam S is changed radially in the axial direction of the hollow tube 1, and the probe is copied along the guide rail 12. The guide device 16 is moved in the circumferential direction along the outer peripheral surface 1a.

また、角度検出器20により中空管1に対するフェーズドアレイ探触子14の周方向回転角を検出する。
さらに、可視化装置22により、超音波ビームSの送受信信号から中空管1の内部を可視化する。
Further, the angle detector 20 detects the circumferential rotation angle of the phased array probe 14 with respect to the hollow tube 1.
Further, the inside of the hollow tube 1 is visualized from the transmission / reception signal of the ultrasonic beam S by the visualization device 22.

図6は、本発明により得られる中空管内部の可視化画像の範囲を示す図である。
図4に示したように、管内面における超音波ビームSの反射は鏡対称となるので、管内面で1回反射して検出された中空管1、外周面1a、溶接部4、及びスリーブ2は、その鏡像の中空管1’、外周面1a’、溶接部4’、及びスリーブ2’として検出される。
また、管内面での反射回数を1回に限定し、2回以上反射した超音波ビームSの受信信号をカットすることで、中空管内部の可視化画像の範囲を図6に示す斜線範囲とすることができる。
FIG. 6 is a diagram showing the range of the visualized image inside the hollow tube obtained by the present invention.
As shown in FIG. 4, since the reflection of the ultrasonic beam S on the inner surface of the tube is mirror-symmetric, the hollow tube 1, the outer peripheral surface 1a, the welded portion 4, and the sleeve detected by reflection once on the inner surface of the tube. 2 is detected as a hollow tube 1 ′, an outer peripheral surface 1a ′, a welded portion 4 ′, and a sleeve 2 ′ of the mirror image.
In addition, the number of reflections on the inner surface of the tube is limited to one, and the received signal of the ultrasonic beam S reflected two or more times is cut, so that the range of the visualized image inside the hollow tube is the hatched range shown in FIG. can do.

図7は、本発明による第2実施形態の管溶接部探傷装置10の構成図である。
この図において、(A)はフェーズドアレイ探触子14の側面形状を示し、(B)はフェーズドアレイ探触子14を探触子ホルダ17に固定した状態を示している。
この例に示すように、フェーズドアレイ探触子14の外形形状は性能を保持できる形状であればよい。
第2実施形態のその他の構成は、上述した第1実施形態と同様である。
FIG. 7 is a configuration diagram of the pipe welded portion flaw detector 10 according to the second embodiment of the present invention.
In this figure, (A) shows the side surface shape of the phased array probe 14, and (B) shows a state in which the phased array probe 14 is fixed to the probe holder 17.
As shown in this example, the outer shape of the phased array probe 14 may be any shape that can maintain performance.
Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above.

図8、図9は、上述した第1実施形態の管溶接部探傷装置10を用いて得られた可視化画像の一例を示す図である。この例は、外径45mmの中空管1の試験結果である。   FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams illustrating an example of a visualized image obtained using the pipe welded portion flaw detector 10 according to the first embodiment described above. This example is a test result of the hollow tube 1 having an outer diameter of 45 mm.

図8は、軸方向断面の可視化画像であり、横軸は中空管1の軸方向距離、縦軸は外周面1aからの深さを示している。
この図において、直射範囲、1回反射範囲、管内面、管外面(外周面1a’)、溶接部4’、及び検出対象箇所(欠陥部)が、明確に可視化されており、欠陥部の軸方向位置と大きさを正確に把握することができる。
FIG. 8 is a visualized image of an axial section, where the horizontal axis indicates the axial distance of the hollow tube 1 and the vertical axis indicates the depth from the outer peripheral surface 1a.
In this figure, the direct range, the single reflection range, the tube inner surface, the tube outer surface (outer peripheral surface 1a ′), the welded portion 4 ′, and the detection target portion (defect portion) are clearly visualized, and the axis of the defect portion It is possible to accurately grasp the direction position and size.

図9は、周方向断面の可視化画像であり、横軸は中空管1の周方向角度、縦軸は外周面1aからの深さを示している。
この図において、周方向角度が0〜360°にわたり、直射範囲、1回反射範囲、管内面、管外面(外周面1a’)、溶接部4’、及び検出対象箇所(欠陥部)が、明確に可視化されており、欠陥部の周方向位置と大きさを正確に把握することができる。
FIG. 9 is a visualized image of the circumferential cross section, where the horizontal axis indicates the circumferential angle of the hollow tube 1 and the vertical axis indicates the depth from the outer peripheral surface 1a.
In this figure, the circumferential angle ranges from 0 to 360 °, and the direct-light range, the single reflection range, the tube inner surface, the tube outer surface (outer surface 1a ′), the welded portion 4 ′, and the detection target portion (defect portion) are clear. It is possible to accurately grasp the circumferential position and size of the defective portion.

上述した本発明の装置と方法によれば、中空管1の表面近傍に存在する溶接部4から検査に最適な距離だけ離れた中空管1の外周面1aに、中空円筒形のガイドレール12を同軸かつ着脱可能に固定する。
また、探触子案内装置16により、超音波ビームSが外周面1aから軸方向に傾斜して入射するようにフェーズドアレイ探触子14を保持する。
According to the apparatus and method of the present invention described above, a hollow cylindrical guide rail is provided on the outer peripheral surface 1a of the hollow tube 1 which is separated from the welded portion 4 existing in the vicinity of the surface of the hollow tube 1 by an optimum distance for inspection. 12 is fixed coaxially and detachably.
Further, the probe guide device 16 holds the phased array probe 14 so that the ultrasonic beam S is incident on the outer peripheral surface 1a while being inclined in the axial direction.

従って、ガイドレール12と探触子案内装置16により、フェーズドアレイ探触子14を溶接部4から検査に最適な位置に位置決めし、フェーズドアレイ探触子14のセクタスキャンにより超音波ビームSの方向を中空管1の軸方向に放射状に変化させて送受信することができる。これにより超音波ビームSは中空管1の内面で1回反射して溶接部近傍に到達し、その反射波も中空管1の内面で1回反射して受信される。以上の構成により、超音波ビームSの角度と送受信の時間差から、中空管1の表面近傍に存在する溶接部4を内面側から正確に検査することができる。   Therefore, the phased array probe 14 is positioned at the optimum position for inspection from the welded portion 4 by the guide rail 12 and the probe guide device 16, and the direction of the ultrasonic beam S is determined by sector scanning of the phased array probe 14. Can be transmitted / received by changing them radially in the axial direction of the hollow tube 1. As a result, the ultrasonic beam S is reflected once on the inner surface of the hollow tube 1 and reaches the vicinity of the weld, and the reflected wave is also reflected once on the inner surface of the hollow tube 1 and received. With the above configuration, the welded portion 4 existing near the surface of the hollow tube 1 can be accurately inspected from the inner surface side from the angle of the ultrasonic beam S and the time difference between transmission and reception.

また、探触子案内装置16により、フェーズドアレイ探触子14をガイドレール12に倣って外周面1aに沿って周方向に移動させることができる。これにより、中空管全周にわたり、中空管1の表面近傍に存在する溶接部4を内面側から正確に検査することができる。   In addition, the probe guide device 16 can move the phased array probe 14 in the circumferential direction along the outer peripheral surface 1 a along the guide rail 12. Thereby, the welding part 4 which exists in the surface vicinity of the hollow tube 1 over the perimeter of a hollow tube can be test | inspected correctly from an inner surface side.

従って、中空管全周の溶接部近傍に存在する欠陥を可視化し、その位置を正確に把握することができる。   Therefore, it is possible to visualize the defects existing in the vicinity of the welded portion of the entire circumference of the hollow tube and accurately grasp the position.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.

C1 アクリル中の音速、C2 一般鋼中の音速、
α,α1,αa,αb 入射角度、θ,θ1,θa,θb 屈折角度、
L,La,Lb 軸方向距離、S 超音波ビーム、T 中空管の肉厚(厚さ)、
Z 中空管の軸線、1 中空管(小口径管)、1a 外周面、2 スリーブ、
3 間隙、4 溶接部、10 管溶接部探傷装置、12 ガイドレール、
12a,12b 半円形リング、12c 回転軸、12d 固定ボルト、
14 フェーズドアレイ探触子、14a 制御ケーブル、
16 探触子案内装置、17 探触子ホルダ、17a 接触面、
17b 固定面、17c 案内溝、17d 矩形孔、17e 計測側端面、
17f テーパ部、18 保持リング、18a 保持部、
18b 半円形リング、18c マグネット、18d ボルト、
20 角度検出器(ロータリーエンコーダ)、20a 検出車輪、
22 可視化装置、22a 制御装置、22b 画像処理装置、
24a 固定ネジ、25 溝
C1 speed of sound in acrylic, C2 speed of sound in general steel,
α, α1, αa, αb Incident angle, θ, θ1, θa, θb Refraction angle,
L, La, Lb Axial distance, S ultrasonic beam, T hollow tube thickness (thickness),
Z axis of hollow tube, 1 hollow tube (small diameter tube), 1a outer peripheral surface, 2 sleeve,
3 gap, 4 welds, 10 tube welds flaw detector, 12 guide rails,
12a, 12b semi-circular ring, 12c rotating shaft, 12d fixing bolt,
14 phased array probe, 14a control cable,
16 probe guide device, 17 probe holder, 17a contact surface,
17b fixed surface, 17c guide groove, 17d rectangular hole, 17e measurement side end surface,
17f taper part, 18 holding ring, 18a holding part,
18b semi-circular ring, 18c magnet, 18d bolt,
20 Angle detector (rotary encoder), 20a detection wheel,
22 visualization device, 22a control device, 22b image processing device,
24a fixing screw, 25 grooves

Claims (8)

中空管の表面近傍に存在する溶接部を超音波探傷検査する管溶接部探傷装置であって、
前記中空管の外周面に同軸かつ着脱可能に固定可能な中空円筒形のガイドレールと、
セクタスキャンにより超音波ビームの方向を前記中空管の軸方向に放射状に変化させて送受信するフェーズドアレイ探触子と、
前記超音波ビームが前記外周面から前記軸方向に傾斜して入射するように前記フェーズドアレイ探触子を保持し、かつ前記ガイドレールに倣って前記外周面に沿って周方向に移動可能な探触子案内装置と、を備えた管溶接部探傷装置。
A welded pipe flaw detector for ultrasonic flaw inspection of a weld existing near the surface of a hollow tube,
A hollow cylindrical guide rail that is coaxially and detachably fixable to the outer peripheral surface of the hollow tube;
A phased array probe for transmitting and receiving by changing the direction of the ultrasonic beam radially in the axial direction of the hollow tube by sector scanning;
A probe that holds the phased array probe so that the ultrasonic beam is incident in the axial direction from the outer peripheral surface and is movable along the outer peripheral surface along the outer peripheral surface along the guide rail. A tube welded flaw detection device comprising: a tactile guide device.
前記中空管に対する前記フェーズドアレイ探触子の周方向回転角を検出する角度検出器を備える、請求項1に記載の管溶接部探傷装置。   The tube welded part flaw detection apparatus according to claim 1, further comprising an angle detector that detects a circumferential rotation angle of the phased array probe with respect to the hollow tube. 前記フェーズドアレイ探触子の送受信信号から、管内面での反射回数を1回に限定し、2回以上反射した受信信号をカットして、前記中空管の内部を可視化する可視化装置を備える、請求項1に記載の管溶接部探傷装置。   From the transmission / reception signal of the phased array probe, the number of reflections on the inner surface of the tube is limited to one, and the reception signal reflected two or more times is cut, and a visualization device for visualizing the inside of the hollow tube is provided. The pipe welded part flaw detection apparatus according to claim 1. 前記探触子案内装置は、前記フェーズドアレイ探触子を固定する探触子ホルダと、
前記探触子ホルダを前記外周面に接触させて保持し前記外周面に沿って周方向に移動可能な保持リングと、を有し、
前記探触子ホルダは、前記中空管の前記外周面と接触する接触面と、前記接触面に対し前記軸方向に傾斜し前記フェーズドアレイ探触子を固定する固定面と、前記ガイドレールに倣って前記探触子ホルダを前記外周面に沿って周方向に移動可能に案内する案内溝と、を有する、請求項1に記載の管溶接部探傷装置。
The probe guide device includes a probe holder for fixing the phased array probe;
A holding ring that holds the probe holder in contact with the outer peripheral surface and is movable in the circumferential direction along the outer peripheral surface;
The probe holder includes a contact surface that contacts the outer peripheral surface of the hollow tube, a fixed surface that is inclined in the axial direction with respect to the contact surface and fixes the phased array probe, and a guide rail. The tube welded part flaw detection apparatus according to claim 1, further comprising a guide groove that guides the probe holder so as to be movable in the circumferential direction along the outer peripheral surface.
前記保持リングは、前記探触子ホルダを前記外周面に接触させて保持する保持部と、
前記保持部に着脱可能に連結され、前記探触子ホルダとの間に前記中空管を把持する半円形リングと、
前記保持部と前記半円形リングの境界部に設けられ、前記探触子ホルダを前記外周面に向けて付勢するマグネットと、を有する、請求項4に記載の管溶接部探傷装置。
The holding ring is configured to hold the probe holder in contact with the outer peripheral surface;
A semicircular ring that is detachably connected to the holding portion and holds the hollow tube between the probe holder,
The pipe welded part flaw detection apparatus according to claim 4, further comprising: a magnet provided at a boundary part between the holding part and the semicircular ring and biasing the probe holder toward the outer peripheral surface.
中空管の表面近傍に存在する溶接部を超音波探傷検査する管溶接部探傷方法であって、
中空円筒形のガイドレールを前記中空管の外周面に同軸かつ着脱可能に固定し、
フェーズドアレイ探触子を固定した探触子案内装置を、前記ガイドレールに倣って前記外周面に沿って周方向に移動可能に取り付け、
前記フェーズドアレイ探触子のセクタスキャンにより、超音波ビームの方向を前記中空管の軸方向に放射状に変化させて送受信し、かつ前記ガイドレールに倣って前記探触子案内装置を前記外周面に沿って周方向に移動する、管溶接部探傷方法。
A pipe weld inspection method for ultrasonic inspection of a weld existing near the surface of a hollow tube,
A hollow cylindrical guide rail is coaxially and detachably fixed to the outer peripheral surface of the hollow tube,
A probe guide device to which a phased array probe is fixed is attached so as to be movable in the circumferential direction along the outer peripheral surface following the guide rail,
The sector scan of the phased array probe changes the direction of the ultrasonic beam radially in the axial direction of the hollow tube, and transmits and receives the probe guide device along the guide rail. Tube flaw detection method that moves in the circumferential direction along
角度検出器により前記中空管に対する前記フェーズドアレイ探触子の周方向回転角を検出する、請求項6に記載の管溶接部探傷方法。   The tube welded part flaw detection method according to claim 6, wherein a circumferential rotation angle of the phased array probe with respect to the hollow tube is detected by an angle detector. 可視化装置により、前記超音波ビームの送受信信号から、管内面での反射回数を1回に限定し、2回以上反射した受信信号をカットして、前記中空管の内部を可視化する、請求項6に記載の管溶接部探傷方法。   The visualization device is configured to visualize the inside of the hollow tube by limiting the number of reflections on the inner surface of the tube to one time from a transmission / reception signal of the ultrasonic beam and cutting a reception signal reflected two or more times. 6. The method for flaw detection of a pipe weld according to 6.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110618197A (en) * 2019-02-01 2019-12-27 中国石油化工股份有限公司 Long-distance oil and gas pipeline full-defect combined ultrasonic array nondestructive scanning method
CN112539720A (en) * 2020-12-23 2021-03-23 北京宝隆特设备检测有限公司 Efficient ultrasonic thickness gauge and using method thereof
CN113109451A (en) * 2021-03-19 2021-07-13 哈尔滨工业大学(威海) Online detection device and method for weld defects of thick-wall pipeline
CN115308309A (en) * 2022-10-12 2022-11-08 泰州永兴合金材料科技有限公司 Metal casting flaw detection device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5960257A (en) * 1982-09-29 1984-04-06 Hitachi Ltd Trackless piping scanner for ultrasonic inspection
JPH1078418A (en) * 1996-09-04 1998-03-24 Hitachi Constr Mach Co Ltd Ultrasonic probe
JPH10111282A (en) * 1996-10-03 1998-04-28 Shin Nippon Hihakai Kensa Kk Detection of incomplete penetration and fatigue crack of socket welded part by ultrasonic flaw detection apparatus
JP2001074712A (en) * 1999-09-01 2001-03-23 Nippon Sanso Corp Apparatus and method for ultrasonic flaw detection inspection to small diameter piping weld part
JP2013134118A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ultrasonic flaw detection device for pipe weld zone
JP2015021937A (en) * 2013-07-23 2015-02-02 株式会社日立製作所 Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method
JP2015132517A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5960257A (en) * 1982-09-29 1984-04-06 Hitachi Ltd Trackless piping scanner for ultrasonic inspection
JPH1078418A (en) * 1996-09-04 1998-03-24 Hitachi Constr Mach Co Ltd Ultrasonic probe
JPH10111282A (en) * 1996-10-03 1998-04-28 Shin Nippon Hihakai Kensa Kk Detection of incomplete penetration and fatigue crack of socket welded part by ultrasonic flaw detection apparatus
JP2001074712A (en) * 1999-09-01 2001-03-23 Nippon Sanso Corp Apparatus and method for ultrasonic flaw detection inspection to small diameter piping weld part
JP2013134118A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ultrasonic flaw detection device for pipe weld zone
JP2015021937A (en) * 2013-07-23 2015-02-02 株式会社日立製作所 Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method
JP2015132517A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110618197A (en) * 2019-02-01 2019-12-27 中国石油化工股份有限公司 Long-distance oil and gas pipeline full-defect combined ultrasonic array nondestructive scanning method
CN112539720A (en) * 2020-12-23 2021-03-23 北京宝隆特设备检测有限公司 Efficient ultrasonic thickness gauge and using method thereof
CN113109451A (en) * 2021-03-19 2021-07-13 哈尔滨工业大学(威海) Online detection device and method for weld defects of thick-wall pipeline
CN115308309A (en) * 2022-10-12 2022-11-08 泰州永兴合金材料科技有限公司 Metal casting flaw detection device

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