JP2510610B2 - 配管用超音波プロ−ブ - Google Patents

配管用超音波プロ−ブ

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JP2510610B2
JP2510610B2 JP62192643A JP19264387A JP2510610B2 JP 2510610 B2 JP2510610 B2 JP 2510610B2 JP 62192643 A JP62192643 A JP 62192643A JP 19264387 A JP19264387 A JP 19264387A JP 2510610 B2 JP2510610 B2 JP 2510610B2
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誠之 綿引
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澄夫 木暮
主税 佐藤
靖治 細原
淳 高木
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を利用して各種配管の割れや腐食等
を検査するのに好適な超音波探傷用のプローブに関す
る。
〔従来の技術〕
従来の配管探傷用装置には、非破壊検査昭和59年6月
号P461〜466記載の渦流センサ方式がある。本装置は、
管内部から管壁に一定のギヤツプをもつて置かれたプロ
ーブから、コイルによつて交流磁場を発生し、この影響
によつて管肉厚部に発生する渦電流の程度を、プローブ
内のコイルで検出する方式であり、管肉厚部の減肉等異
常があると渦電流の変化が生じることを検知して、その
異常の程度で欠陥を評価するものであつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、この方式では、特に管の外周に発生す
る一様な減肉や、肉厚が厚い場合の減肉の検出精度が低
く、また材料の磁性が強い場合など誤差が大きくなる
等、検出性に問題があつた。また、同時に、本方式のプ
ローブは、円筒状をなしており、エルボやベンド、分岐
等の混在する複雑な配管内へ挿入するのが困難であると
いう欠点があつた。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、エルボ、ベンド及び分岐部等の混
在する複雑な配管系に挿入できると共に、配管が傾斜し
ていても配管内面に接触する探触子を測定可能な範囲に
修正し、自動的に配管の割れや外周の減肉等を精度良く
検出できる信頼性の高い配管用超音波プローブを提供す
るにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成する配管用超音波プローブ
を得るために、略球体状に形成されたセンサユニット本
体と、該センサユニット本体内に設けられると共に、前
記センサユニット本体に対して摺動自在な支持部材と、
該支持部材の内側に設けられると共に、前記支持部材の
摺動方向とは反対方向に対して摺動自在な探触子支持部
材と、該探触子支持部材に支持されると共に、前記探触
子支持部材によって前記センサユニット本体から出没し
超音波を発する探触子と、前記支持部材と前記探触子支
持部材との間に張設したコイルスプリングと、前記探触
子支持部材と前記探触子との支持部分に設けられると共
に、前記探触子を任意の角度に調整し支持する調整手段
と、前記支持部材と前記探触子支持部材との間に形成し
たカプラント供給路と、該カプラント供給路を介して供
給されたカプラントを前記探触子の先端に導くカプラン
ト供給孔とを有するセンサユニットを備えたものであ
る。
また、本発明の配管用超音波プローブは、前記探触子
を搭載し超音波信号の送受信を行う前記センサユニット
と、該センサユニットで受信された超音波信号を増幅す
るためのアンプを搭載するアンプユニットと、チューブ
及びケーブルを接続するためのコネクターを搭載したコ
ネクターユニットとよりなっている。
また、前記各ユニットの接続は、中空で適度な弾性と
可撓性を有するフレキシブルジョイントで行われてい
る。
また、前記コネクターユニット内部にカプラントホル
ダーを設けると共に、該カプラントホルダーと着脱可能
に連結される挿入手段を設け、該挿入手段の中に前記チ
ューブを通し、さらに該チューブの中に前記ケーブルを
通している。
〔作用〕
本発明の配管用超音波ブロープは略球体状に形成され
ているので、エルボ、ベンド及び分岐部等の混在する複
雑な配管系に挿入できる。
配管の適切な位置へ本発明の配管用超音波プローブを
挿入し、外部から自動的に操作すると、先頭のセンサユ
ニットにカプラントが一定圧力供給される。この圧力に
よって、支持部材及び探触子支持部材がコイルスプリン
グの付勢力に逆らって互いに異なるセンサユニット本体
の外方向に摺動し、支持部材の支持点及び探触子支持部
材に支持された探触子がセンサユニット本体から突出し
て配管の内面に当接する。この時、支持部材と探触子支
持部材との間に形成されたカプラント供給路とカプラン
ト供給孔が連通し、探触子の先端部、即ち配管の内面と
探触子の当接面にカプラントが供給される。そして、探
触子からは超音波が発せられる。探触子から発せられた
超音波はカプラントを触媒として配管に伝達され、配管
からの反射波が探触子で受信される。これにより、配管
内部から外周の減肉、割れ等を最小限のカプラント供給
量で高精度に検知できる。
しかも、本発明においては、探触子を任意の角度に調
整し支持する調整手段を探触子支持部材と探触子との支
持部分に設けているので、探触子が配管の内面に傾斜し
て接する場合には、探触子を配管の内面に測定可能な範
囲に修正できる。これにより、配管の減肉、割れ等を検
知する精度をさらに向上させることができる。
尚、カプラントの供給を停止すると、支持部材及び探
触子支持部材はコイルスプリングの復元力により、セン
サユニット本体内に収納されるが、前記調整手段は、そ
の時の衝撃を吸収することもできる。
〔発明の実施例〕
本発明の好ましい実施例を、添付図面に従つて詳説す
る。
第1図は、本発明に係る配管用超音波プローブを示す
断面図である。
第1図において、超音波プローブ1は、それぞれが球
体状をなすセンサユニツト2、アンプユニツト3、コネ
クタユニツト4からなつている。そして、センサユニツ
ト2とアンプユニツト3、およびアンプユニツト3とコ
ネクタユニツト4とは、それぞれジヨイント5で連結さ
れている。このジヨイント5は、フレキシブルチユー
ブ、ジヤバラまたは密着巻きのコイルばね等により構成
され、可撓性を有している。
センサユニツト2は、略球体状に形成されたユニツト
センサ本体9内に支持部材8が配設してある。支持部材
8は、外側端面が略球面の支点部8′となつた円筒状を
なし、センサユニツト本体9に対し、ピストン状に摺動
自在に挿入されている。また、支持部材8の内側には、
円筒状の探触子支持部材15がピストン状に移動可能に挿
入されている。そして、支持部材8と探触子支持部材15
との間には、コイルスプリング14が張設してあり、この
コイルスプリングにより両者は接近する方向に付勢され
ている。このため、通常は、支持部材8と探触子支持部
材15とが、センサユニツト本体9をコイルスプリング14
の復元力により挟みつけ、センサユニツト2が全体とし
て球状の外形をなしている。
支持部材8と探触子支持部材15との間には、カプラン
ト供給通路13が設けてあり、このカプラント供給通路13
にチユーブコネクタ11を介して支持部材8に接続したチ
ユーブ7から一定圧力のカプラント19′が供給される
と、支持部材8と探触子支持部材とは、コイルスプリン
グ14の付勢力に抗し、互いにセンサユニツト本体9の外
方に向けて移動する。このため、第1図の鎖線に示すご
とく、探触子支持部材15に支持されている超音波探触子
10が、センサユニツト本体9から突出し、先端部が配管
30の内面に当接するとともに、支持部材8の支点部が配
管30の内面に当接する。このとき、探触子支持部材15に
設けたカプラント供給孔が、カプラント供給通路13と連
通し、カプラント19′が超音波探触子10の先端と配管30
の内面との間に供給される。
探触子支持部材15の内部には、第2図に示すようにス
ポンジやゴム等からなるクツシヨン24が設けてあり、カ
プラント19′の供給が停止され、コイルスプリング14の
復元力により、支持部8と探触子支持部材15とが相互に
接近する方向に戻るときの衝撃を吸収するようになつて
いる。このクツシヨン24は、コイルスプリングにより構
成してもよい。また、このクツシヨンを設けたことによ
り、超音波探触子10は、角度調整の自由度を有してお
り、超音波探触子10の管壁への接触を測定可能な範囲に
修正できる。
超音波探触子10に一端が接続してあるケーブル6の他
端は、前記したカプラント供給用のチユーブ7内を通つ
て、アンプユニツト3に設けてあるアンプ16を介して、
コネクタユニツト4内のケーブルコネクタ17に接続され
る。また、センサユニツト2内の一端がチユーブコネク
タ11に接続してあるチユーブ7は、他端がアンプユニツ
ト3を貫通し、コネクタユニツト4内に設けたチユーブ
コネクタ18に接続されている。また、このチユーブコネ
クタ18には、カプラントホルダ19が結合されている。カ
プラントホルダ19は、図示しないカプラント供給源に接
続してあるチユーブ21と一端と着脱自在に連結してお
り、カプラント19′をカプラント供給源から受けるよう
になつている。チユーブ21内には、ケーブルコネクタ17
に接続してあるケーブル22が通されている。そして、チ
ユーブ21の周囲には、密巻きのコイルばね、フレキシブ
ルチユーブ等からなる可撓性の挿入手段23が配置してあ
る。この挿入手段23は、前記したジヨイント5と同様の
ジヨイント20により、カプラントホルダ19に接続してあ
る。そして、ジヨイント20の結合を解除することによ
り、挿入手段23と超音波プローブ1とを切り離すことが
できるようになつている。なお、第1図に示した符号12
は、ケーブル接続部である。
上記の如く構成した実施例においては、チユーブ21か
ら供給されたカプラント19′が、カプラントホルダ19、
チユーブ7を介してセンサユニツト2のカプラント供給
通路13に供給されると、支持部材8と探触子支持部材と
がコイルスプリング14の付勢力に抗して、相互に反対方
向に移動し、支持部材8の支点部8′と超音波探触子10
の先端とが配管30の内面に当接する、そして、超音波探
触子10の先端と配管30の内面との間にはカプラント19′
が供給され、超音波探触子10の発する超音波がカプラン
ト19′を媒体として配管30に伝達され、配管30からの反
射波が超音波探触子10で受信される。受信された信号
は、ケーブル7を介してアンプユニツト3のアンプに入
り増幅された後、ケーブル6,22を介して外部に取り出さ
れる。そして、測定を終了してカプラントの供給が停止
されると、支持部材8と探触子支持部材15とは、コイル
スプリング14の復元力により、センサユニツト本体9内
に引き込まれる。
なお、本実施例においては、センサユニツト2、アン
プユニツト3、コネクタユニツト4のそれぞれを球形状
に形成し、可撓性のジヨイント5で連結したことによ
り、エルボやベント、分岐等でも後方から数百グラムの
力で容易に挿入、通過させることができる。なお、各ユ
ニツト形状は、エルボやベンド、分岐の接続部にできる
段差を通過するために、より大きな直径の球体を選定し
た方が実験的にも理論的にも最も適している。
そして、本実施例によれば、配管の適切な位置へ、本
プローブを挿入し、外部から自動的に操作することによ
り、配管内部から外周の減肉等を最少限のカプラント量
で高精度に検知できるという効果がある。しかも、本実
施例においては、必要に応じてセンサユニツトを残し、
他のユニツト数を変更することも、構成の順序を変更す
ることも可能である。また、本実施例では、支持部材8
と、探触子支持部材15、及びセンサユニツト本体9のお
互いの接合をシリンダとピストンによつて行つている
が、適切な復元手段で復元できて、カプラントの膨張を
利用して駆動できる手段とすることも容易に可能であ
る。
また、挿入手段は、配管外部から長尺の連続体で挿入
するような方式を選定してもよいし、また自力で走行可
能な走行装置に接続して用いることも可能である。
さらに、上記において超音波探触子10は、例えば管の
外周の減肉を測定する場合に、厚さ計用の一振動子また
二振動子型の探触子を用いれば、1mm程度以上の肉厚を
高精度に測定できる。また、管肉厚部または、表面付近
の割れや、内在欠陥を探傷する場合には、通常の超音波
探触子を用いることもできる。
第3図は、本発明の他の実施例を示すもので、二振動
子型探触子の中央部分にカプラントの供給孔31を設けた
例であるが、このような方式とすることにより、探触子
表面へカプラントをより直接的に供給することが可能に
なる。
第4図は、さらに他の実施例を示すもので、カプラン
ト供給量の制限を行うべく、探傷子表面を布25またはそ
れに類するものでカバーする手法を示す。本方式によ
り、カプラントの管内への流出を大巾に制限できる。但
し、超音波がこの布の表面を表面波となつて伝搬し、被
検体である管肉厚部へ伝搬するのと別に受信信号として
測定されることもある。この現象は、二振動子型の探触
子に特に発生しやすい。このような場合、第5図に示す
ように、表面波vを、探触子表面に凸部をなした分離帯
26を設け、布25を伝搬する送信側27からの超音波を阻止
すれば、受信側28へ表面波の伝搬を防止し、必要な超音
波信号uのみ取込むことが出来る。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の配管用超音波プローブによれ
ば、エルボ、ベンド及び分岐部等の混在する複雑な配管
系に挿入できると共に、配管が傾斜していても配管内面
に接触する探触子を測定可能な範囲に修正し、自動的に
配管の割れや外周の減肉等を精度良く検出できる信頼性
の高い配管用超音波プローブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る配管用超音波プローブの実施例を
示す断面図、第2図は第1図のII−II線に沿う断面図、
第3図は二振動子型に設けたカプラント供給孔の例を示
す断面図、第4図は超音波探触子の表面に供給するカプ
ラント量を制御する方式の一例を示す説明図、第5図は
二振動子型の表面波の伝搬を防止する実施例の説明図で
ある。 1……超音波プローブ、2……センサユニツト、3……
アンプユニツト、4……コネクタユニツト、7,22……チ
ユーブ、8……支持部材、9……センサユニツト本体、
10……超音波探触子、13……カプラント供給通路、14…
…コイルスプリング、15……探触子支持部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐久間 保二 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 木暮 澄夫 茨城県日立市幸町3丁目2番1号 日立 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 佐藤 主税 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 細原 靖治 埼玉県蕨市塚越4−12−27−713号 (72)発明者 高木 淳 東京都豊島区東池袋1−48−6 池袋ア パート1305号 (56)参考文献 特開 昭62−87852(JP,A) 特開 昭53−50788(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略球体状に形成されたセンサユニット本体
    と、該センサユニット本体内に設けられると共に、前記
    センサユニット本体に対して摺動自在な支持部材と、該
    支持部材の内側に設けられると共に、前記支持部材の摺
    動方向とは反対方向に対して摺動自在な探触子支持部材
    と、該探触子支持部材に支持されると共に、前記探触子
    支持部材によって前記センサユニット本体から出没し超
    音波を発する探触子と、前記支持部材と前記探触子支持
    部材との間に張設したコイルスプリングと、前記探触子
    支持部材と前記探触子との支持部分に設けられると共
    に、前記探触子を任意の角度に調整し支持する調整手段
    と、前記支持部材と前記探触子支持部材との間に形成し
    たカプラント供給路と、該カプラント供給路を介して供
    給されたカプラントを前記探触子の先端に導くカプラン
    ト供給孔とを有するセンサユニットを備えたことを特徴
    とする配管用超音波プローブ。
  2. 【請求項2】前記探触子を搭載し超音波信号の送受信を
    行う前記センサユニットと、該センサユニットで受信さ
    れた超音波信号を増幅するためのアンプを搭載するアン
    プユニットと、チューブ及びケーブルを接続するための
    コネクターを搭載したコネクターユニットとよりなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の配管用超音
    波プローブ。
  3. 【請求項3】前記各ユニットの接続は、中空で適度な弾
    性と可撓性を有するフレキシブルジョイントで行われて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の配管
    用超音波プローブ。
  4. 【請求項4】前記コネクターユニット内部にカプラント
    ホルダーを設けると共に、該カプラントホルダーと着脱
    可能に連結される挿入手段を設け、該挿入手段の中に前
    記チューブを通し、さらに該チューブの中に前記ケーブ
    ルを通したことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の配管用超音波プローブ。
JP62192643A 1987-08-03 1987-08-03 配管用超音波プロ−ブ Expired - Lifetime JP2510610B2 (ja)

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