JP2577463B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JP2577463B2
JP2577463B2 JP63286766A JP28676688A JP2577463B2 JP 2577463 B2 JP2577463 B2 JP 2577463B2 JP 63286766 A JP63286766 A JP 63286766A JP 28676688 A JP28676688 A JP 28676688A JP 2577463 B2 JP2577463 B2 JP 2577463B2
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ultrasonic
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哲夫 今井
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は電子力発電所等の高温、高圧の液体、蒸気、
ガスを扱う施設で使用される配管、容器等の壁体内に発
生する傷を検出する超音波探傷装置に係る。
(従来の技術) 第4図A、Bにつき超音波探傷の原理を説明する。こ
れ等の図は、材料内部の欠陥を検出する場合につき示し
ている。超音波探傷は次のようにしてなされる。すなわ
ち、第4図Aに示すように被検査体1の探傷面1aには超
音波探触子2を密接させて滑らせ、被検査体1全体を操
作する。この時、必要ならば超音波探触子2の前記探傷
面1aと接触する面および前記探傷面には、探触子2から
発生された超音波が最小限の減衰で被検査体1内に入射
するよう、水、油等のカップラントを塗布しておく。
超音波探触子2の出力はケーブル3によって図示しな
い波形観測部に入力される。
第4図Bは前記波形観測部における観測の一例を示
す。この図において超音波探触子2からの送信パルスは
P1、第4図Aの被検査体1の底面1bからの反射パルス
(底面エコー)はP2、欠陥4からの反射パルス(欠陥エ
コー)P3でそれぞれ示されている。
超音波探触子2が欠陥4のない位置を通過している時
は、観測波形上に送信パルスP1と底面エコーP2のみが見
られる。而して、送信パルスP1の発射から超音波探触子
2の前記底面エコーP2が入来するまでの時間t1は、検査
時における被検査体内1の超音波速度で被検査体1の厚
さを除したものの1/2となる。
また、超音波探触子2が欠陥4の位置を通過している
時は、欠陥4の界面で超音波が反射され前記欠陥エコー
P2が出現する。この場合にあっては、送信パルスP1の発
射から欠陥パルスP2入来までの時間の1/2に前記超音波
速度を乗じて、前記探傷面1aから欠陥までの距離を知る
ことができる。なお、欠陥4からの超音波の反射は前記
した探傷面1a側の界面からのみでなく、底面1b側の界面
においてもなされるため、欠陥エコーP2の波形は裾拡が
りとなり、この波形から前記欠陥4の大きさを知ること
ができる。
上記の超音波探傷は、大部分手作業によってなされて
いる。すなわち、探傷の実施に先立ち探傷面1aに異物が
あればこれを除去し、必要ならばブラシ等によって探傷
面1aを平滑化する。次いで、探傷面1a上を超音波探触子
2を滑らせて欠陥の有無を検査する。
上記の作業手順の中、超音波探触子2の移動を自動化
した超音波探傷装置は、既に開発され使用されている
が、他の作業は他の作業は作業者自身が被検査体1に近
接して行う必要があった。
(発明が解決しようとする課題) 上記のように作業者が被検査体に接近して行わなけれ
ばならない作業があるため、被検査体1に放射性物質が
付着している場合には作業者の被曝量を一定以下にする
よう、前記作業における作業員1人1回当たりの作業時
間を制限する必要があった。また、被検査体1の周囲に
高度の空間線量が存在する場合も同様である。従って、
放射性物質を除去したり探傷面1aの平滑化を行うには、
異なる作業員がそれぞれ前記制限時間内の作業を繰り返
し行い、除去または平滑化を完了させる必要があり、さ
らに平滑化用、除去用の工具をその都度交換しなければ
ならなかった。
結局超音波探傷およびその段取りに要する時間が長く
なって原子力発電所等の可動率を低下させる。また、上
記から明らかなように多数の作業員を準備しなければな
らない。
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、超音波
探傷の段取り作業、探傷作業それ自体、平滑化用工具、
放射性物質除去用工具、超音波探触子等の遠隔操作化を
図った超音波探傷装置を提供することを目的としてい
る。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の超音波探傷装置は、円筒状容器外周に着脱自
在に取り付けられるリングレールと、このリングレール
に沿って走行される台車と、この台車に前記容器の軸方
向に可動に装着された可動アームと、この可動アームの
先端に可動アームの摺動方向および前記容器の軸を含む
面に垂直な軸を中心として可回動に取り付けられ先端に
電磁石を具えた超音波探触子取付アームと、前記可動ア
ームの一面に取り付けられ先端を前記超音波探触子取付
アームの先端近傍に位置させ他端を光源・アンプ部に接
続した光ファイバと、前記電磁石に吸着される端面に吸
着時前記光ファイバ先端と対向する位置にそれ等の型格
・中心位置を表示するバーコードを付着した複数の超音
波探触子および工具と、前記光ファイバ先端が対向した
バーコードからの光を電気信号に変換する前記光源・ア
ンプ部のアンプ出力によって前記バーコードの読取を行
う信号読取部と、前記台車、前記可動アーム、前記超音
波探触子取付アーム、前記電磁石、前記超音波探触子の
制御を行う制御部とを有することを特徴とする。
(作用) 上記構成の超音波探傷装置においては、先ず可動アー
ム、超音波探触子取付アームを遠隔操作によって駆動し
て工具または超音波探触子に接近させ、それ等の端面の
バーコードに光ファイバ先端を順次対向させて行く。こ
の時、光源・アンプ部からの出力は信号読取部に送ら
れ、ここで読み取られ現在光ファイバ先端が対向してい
る工具または超音波探触子の型格、その中心位置が判別
される。これにより工具または超音波探触子が選択され
その中心位置が判明したならば、超音波探触子取付アー
ムの電磁石の中心位置と前記中心位置とを合致させ、前
記電磁石を付勢して前記見出された工具または超音波探
触子を電磁石に吸着させてそれ等を前記超音波探触子取
付アーム先端に取り付ける。
上記のようにして工具または超音波探触子の装着を行
った後、台車をリングレールに沿って走行させれば、配
管を一周する異物除去、除染、平滑化、超音波探触子に
よる円周方向走査を実施することができる。なお、配管
の一つの軸方向位置において前記の円周方向走査が終了
したならば、前記可動アームを配管の軸方向に駆動し、
超音波探触子を所要の軸方向位置とし、前記と同様にし
て円周方向走査を完了させる。
(実施例) 第1図は本発明を配管の探傷を行う超音波探傷装置に
適用した実施例の概略構成を示す斜視図、第2図Aは前
記実施例の機構部の先端部近傍の平面図、第2図Bはそ
の側面図、第3図は超音波探触子の検出機能のブロック
図である。先ず第1図において、本発明の装置は探傷の
対象となる配管10の外径より大きな内径を有し、円周方
向に分布配設された複数の止め座11によって配管10に取
り付けられるリングレール12と、このリングレールに沿
って走行する台車13と、この台車に装着され配管10の軸
方向に進退される可動アーム14と、この可動アームの先
端に取り付けられ、可動アーム14の進退方向および前記
配管10の軸を含む平面に垂直な軸を中心として可回動と
された探触子取付アーム15とを有する。なお、この図に
おいて、可動アームは配管10の軸に対して傾斜している
ように示されているが、これは図示の都合上であって実
際には前記軸と平行をなしている。また、図中16は台車
駆動モータ、17は可動アーム駆動モータ、18は探触子取
付アーム駆動モータを示している。さらに、前記説明し
た各部分は機構部19を構成し、この機構部の制御は遠隔
操作によってなされるようにしてある。
第2図において、超音波探触子取付アーム15の先端に
は電磁石20が固着され、超音波探触子21の端面には鉄板
22が固着されている。なお、前記端面の鉄板22上方には
矢符23で引出して示すように、超音波探触子であるこ
と、その型格(超音波周波数等)、その中心位置等を表
示するバーコード24が付着されている。一方可動アーム
14上面には光ファイバ支持具25が設けられ、この光ファ
イバ支持具には超音波探触子取付アームに取り付けられ
た超音波探触子21のバーコード24に一端を対向させた光
ファイバ26が支持されている。光ファイバ26の他端は光
源・アンプ部27に接続され、アンプの出力は電線28によ
って図示しない測定部に送られる。
上記構成の本発明超音波探傷装置において、探傷作業
は次のようにして進められる。先ず、配管10へのリング
レール12の装着と、図示を省略した超音波探触子台上へ
の超音波探触子21(複数)、工具(複数)29の載置とが
なされる。この場合に作業員は被検査体に近接して作業
を行わなければならないが、比較的に短時間で済む作業
でありしかも1回限りの作業であるから、放射線被曝に
対する格段の配慮を必要としないし、段取りに必要とす
る時間も短時間である。なお、比較的簡単な作業であ
り、マニピュレータによる遠隔操作によって行うことも
可能である。
このようにして段取りが終ったならば、探傷面の異物
除去、放射性物質除去、表面平滑化に必要な工具を前記
複数の工具29の中から選択し、必要な超音波探触子21の
選択して超音波探触子取付アーム15に取り付ける。これ
等の工具の選択および超音波探触子の選択並びに超音波
探触子取付アームへの装着は、全く同様にしてなされる
ので以下それ等の選択、装着を超音波探触子を例として
説明する。可動アーム14、超音波探触子取付アーム15を
遠隔操作によって駆動して超音波探触子台上の超音波探
触子に近接させ、それぞれの超音波探触子の端面のバー
コード24に光ファイバ26先端を順次対向させて行く。こ
の時、光源・アンプ部27のアンプにより光から電気に変
換され増巾されたバーコード信号出力は、第3図に示し
た信号読取部30に送られ、ここで読み取られ現在光ファ
イバ26先端が対向している超音波探触子の型格、その中
心位置が判別される。このようにして所要の超音波探触
子が選択されその中心位置が判明したならば、超音波探
触子取付アーム15の位置を遠隔操作により微調整し、電
磁石20を付勢して前記見出された超音波探触子を電磁石
20に吸着させて前記超音波探触子取付アーム15に取り付
ける。なお、図中31は放射線防護を施した制御室、32は
その内部に設置した制御装置、破線で示した矢符Bは機
構19先端部の位置制御を示している。
上記のようにして工具の選択を行って必要な工具、超
音波探触子の装着を行った後、台車13をリングレール12
に沿って走行させれば、配管を一周する異物除去、除
染、平滑化、超音波探触子による円周方向操作を実施す
ることができる。なお、配管10の一軸方向位置において
前記の円周方向走査が終了したならば、可動アーム14を
配管10軸方向に駆動し、超音波探触子21を所要の軸方向
位置とし、前記と同様にして円周方向走査を完了させ
る。なお、前記軸方向移動量を適当に設定し、前記各走
査を繰り返し行えば配管全体の超音波探傷がなされる。
上記のように本発明の超音波探傷装置においは、探傷
面の異物除去、放射能除染、探傷面の平滑化、探傷を、
必要ならばリングレールの配管への装着と云う最初の段
取りをも含めて、全て遠隔操作によって行うことができ
る。
なお、本発明は上記実施例にのみ限定されない。例え
ば、前記機構部の制御をプログラム制御、コンピュータ
制御等によって行うようにすれば、全自動で超音波探傷
を実施させることができる。
又、上記実施例は配管探傷装置に本発明を適用したも
のであるが、円筒状のものであれば原子炉圧力容器その
他の容器壁体の超音波探傷装置を、本発明によって構成
できることは勿論である。
[発明の効果] 上記のように本発明の超音波探傷装置においは、探傷
面の異物除去、放射能除染、探傷面の平滑化、探傷を、
必要ならばリングレールの配管への装着と云う最初の段
取りをも含めて、全て遠隔操作によって行うことができ
る。
従って、従来の超音波探傷作業におけるように多数の
作業員を用意して、それ等の作業員に許容短時間内ずつ
の作業を受け持たせて異物の除去、放射性物質の除去、
探傷面の平滑化等を行う必要がないので、超音波探傷に
必要とする時間を節減することができ、原子力発電所等
の可動率の向上を図ることができる。また、多くの作業
員を用意する必要がないので、人的コストの節約は著し
いものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を配管の探傷を行う超音波探傷装置に適
用した実施例の概略構成を示す斜視図、第2図Aは前記
実施例の機構部の先端部近傍の平面図、第2図Bはその
側面図、第3図は超音波探触子の検出機能のブロック
図、第4図Aは超音波探傷の原理を説明するための図、
第4図Bは超音波探傷装置における波形図である。 1……被検査体、1a……探傷面、1b……底面、2、21…
…超音波探触子、3……ケーブル、4……欠陥、P1……
送信パルス、P2……底面エコー、P3……欠陥エコー、
t1、t2……時間、10……配管、12……リングレール、13
……台車、14……可動アーム、15……超音波探触子取付
アーム、19……機構部、20……電磁石、22……鉄板、24
……バーコード、26……光ファイバ、27……光源・アン
プ部、30……信号読取部、32……制御部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒状容器外周に着脱自在に取り付けられ
    るリングレールと、このリングレールに沿って走行され
    る台車と、この台車に前記容器の軸方向に可動に装着さ
    れた可動アームと、この可動アームの先端に可動アーム
    の摺動方向および前記容器の軸を含む面に垂直な軸を中
    心として可回動に取り付けられ先端に電磁石を具えた超
    音波探触子取付アームと、前記可動アームの一面に取り
    付けられ先端を前記超音波探触子取付アームの先端近傍
    に位置させ他端を光源・アンプ部に接続した光ファイバ
    と、前記電磁石に吸着される端面に吸着時前記光ファイ
    バ先端と対向する位置にそれ等の型格・中心位置を表示
    するバーコードを付着した複数の超音波探触子および工
    具と、前記光ファイバ先端が対向したバーコードからの
    光を電気信号に変換する前記光源・アンプ部のアンプ出
    力によって前記バーコードの読取を行う信号読取部と、
    前記台車、前記可動アーム、前記超音波探触子取付アー
    ム、前記電磁石、前記超音波探触子の制御を行う制御部
    とを有することを特徴とする超音波探傷装置。
JP63286766A 1988-11-15 1988-11-15 超音波探傷装置 Expired - Lifetime JP2577463B2 (ja)

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CN114200006B (zh) * 2021-12-10 2024-02-13 南通大学 一种适用于不同直径水下竖直管道的超声波探伤装置

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