JP2617914B2 - Method for measuring liner thickness of double pipe and biaxial follower for ultrasonic probe - Google Patents

Method for measuring liner thickness of double pipe and biaxial follower for ultrasonic probe

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JP2617914B2
JP2617914B2 JP61048026A JP4802686A JP2617914B2 JP 2617914 B2 JP2617914 B2 JP 2617914B2 JP 61048026 A JP61048026 A JP 61048026A JP 4802686 A JP4802686 A JP 4802686A JP 2617914 B2 JP2617914 B2 JP 2617914B2
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liner
ultrasonic probe
double pipe
tube
thickness
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教嗣 藤井
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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、2重管のライナー厚み測定方法及び超音波
探触子の二軸追従装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for measuring a liner thickness of a double pipe and a two-axis tracking device for an ultrasonic probe.

(従来の技術) 原子力燃料被覆管や油井管などの用途には、ジルカロ
イ(Zr合金)管の内面に純ジルコニウムをライニングし
たもの、あるいは炭素鋼管の内面または外面にステンレ
スをライニングしたものが用いられている。これらの母
材金属管の内外面に耐食性の等の別機能を持った異種金
属(ライナー)を張合わせた管は一般に2重管又はライ
ナー管と称されるが、この2重管の1.0mm以上の比較的
薄肉のライナーの厚みを測定することが、品質管理面で
重要となってきている。
(Prior art) For applications such as nuclear fuel cladding tubes and oil well tubes, zircaloy (Zr alloy) tubes with pure zirconium lining on the inner surface or carbon steel tubes with stainless steel lining on the inner or outer surface are used. ing. Pipes in which different kinds of metals (liners) having different functions such as corrosion resistance are bonded to the inner and outer surfaces of these base metal pipes are generally called double pipes or liner pipes. Measuring the thickness of the relatively thin liner described above has become important in quality control.

例えば軽水冷却型原子炉で使用される被覆管用のジル
カロイライナー管は、その管内面に純ジルコニウム層の
ライナーを張合せているが、このライナー厚は厳格な管
理が要求されるので、圧延等によって製品管とされる前
の素管の段階からのライナー厚の測定技術が不可欠とな
る。
For example, a zircaloy liner tube for a cladding tube used in a light water cooled reactor has a liner of a pure zirconium layer adhered to the inner surface of the tube. A technique for measuring the thickness of the liner from the stage of the raw tube before being made into a product tube is indispensable.

そこで、従来は管の両端部を切断してサンプリング
し、金相的にライナー厚を測定する方法を採っていた。
Therefore, conventionally, a method has been adopted in which both ends of the pipe are cut and sampled, and the liner thickness is measured in a gold phase.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の管両端部を切断して測定する方
法では、その部分のライナー厚は測定できるものの、管
の全面、全長にわたってライナー厚の保証ができない欠
点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional method of measuring by cutting both ends of the pipe, although the liner thickness at that portion can be measured, there is a drawback that the liner thickness cannot be guaranteed over the entire surface and the entire length of the pipe. Was.

また管両端部をサンプリングするため、破壊サンプル
による材料歩留りの低下という問題もあった。
In addition, since both ends of the pipe are sampled, there is a problem that the material yield is reduced due to the destruction sample.

更に又、例えば前記ジカルロイライナー素管の場合、
母材管の厚み10mmに対し、ライナーは1.6mm程度と比較
的薄いものであり、このような薄いライナー厚みを、非
接触式の測定方法により連続的に測定しようとする試み
はあったものの、素管ゆえの曲りなどの問題があり、や
はり管の全面、全長にわたるライナー厚みの保証を可能
にするまでには致らなかった。
Furthermore, for example, in the case of the Dicaloy liner tube,
The liner is relatively thin, about 1.6 mm, for the thickness of the base material pipe of 10 mm, and although there was an attempt to continuously measure such a thin liner thickness by a non-contact measurement method, There were problems such as bending due to the raw tube, and it was not enough to guarantee the thickness of the liner over the entire surface and the entire length of the tube.

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、2重管の
ライナー厚みを超音波を利用して管全面、全長にわたっ
て精度よく測定できる2重管のライナー測定方法を提供
すること、及びその測定に際して超音波探触子を2重管
の曲りに確実に追従させることができる超音波探触子の
二軸追従装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a double pipe liner measuring method capable of accurately measuring the thickness of the double pipe liner over the entire pipe length using ultrasonic waves, and its method. It is an object of the present invention to provide a two-axis ultrasonic probe follow-up apparatus which can surely follow the bending of a double tube during measurement.

(課題を解決するための手段) 本発明に係る2重管のライナー厚み測定方法は、ジル
カロイライナー素管のようにライナー厚みが1.6mm程度
の2重管2を水中に浸漬し、該2重管を軸心廻りに回転
させながら軸心方向に移送しつつ、超音波探触子5によ
り該2重管の表面から超音波に入射しその反射エコーを
受信して、垂直法で反射エコーの時間測定を行うことに
よって管内面または管外面のうち少なくとも一方のライ
ナー厚みを測定するに際し、 2重管2の境界エコーIの感度が大になるように、超
音波探触子の周波数が10MHz乃至15MHzの範囲内のいずれ
かでありかつ帯域を広帯域のものとしその超音波探触子
5としてニオブ酸鉛を用いるものである。
(Means for Solving the Problems) The method for measuring the liner thickness of a double pipe according to the present invention comprises immersing a double pipe 2 having a liner thickness of about 1.6 mm, such as a Zircaloy liner base pipe, in water, While moving the tube in the axial direction while rotating the tube around the axis, the ultrasonic probe 5 makes the ultrasonic wave incident on the ultrasonic wave from the surface of the double tube and receives the reflected echo. When measuring the liner thickness of at least one of the inner surface and outer surface of the tube by performing time measurement, the frequency of the ultrasonic probe is set to 10 MHz or more so that the sensitivity of the boundary echo I of the double tube 2 is increased. The ultrasonic probe 5 is any one within the range of 15 MHz and has a wide band, and uses lead niobate as the ultrasonic probe 5.

また本発明に係る超音波探触子の二軸追従装置は、2
重管2の上方に配置されかつ該2重管2上を転動する追
従ローラ31を介して上下及び左右方向に追従移動自在に
支持された保持台26と、該保持台26の左右両側に横軸27
を介して支持された左右一対の支持台24と、2重管2と
の間に隙間を置いて該2重管2の左右両側に配置されか
つ各支持体24に上下調節自在に取付けられた左右一対の
超音波探触子5と、保持台26と各支持体24との間に設け
られかつ2重管2と各超音波探触子5との間の隙間を調
節する調節ネジ28と、フレーム35に上下動自在に設けら
れかつ横軸27の両端部を支持する左右一対の軸受体33と
を備えたものである。
The ultrasonic probe according to the present invention has a two-axis
A holding table 26 is disposed above the heavy pipe 2 and supported by a following roller 31 that rolls on the double pipe 2 so as to be able to follow and move vertically and horizontally. Horizontal axis 27
Are disposed on the left and right sides of the double pipe 2 with a gap between the pair of left and right support bases 24 supported through the double pipe 2 and are attached to each support 24 so as to be vertically adjustable. A pair of left and right ultrasonic probes 5, an adjusting screw 28 provided between the holding table 26 and each support 24 and adjusting a gap between the double pipe 2 and each ultrasonic probe 5; And a pair of left and right bearing bodies 33 which are provided on the frame 35 so as to be vertically movable and support both ends of the horizontal shaft 27.

(実施例) 以下、図示の実施例について本発明探傷方法を説明す
る。
(Example) Hereinafter, the flaw detection method of the present invention will be described with reference to the illustrated example.

第1図は本発明探傷方法を実施するための測定装置の
概要を示し、1は水槽、2は被検材であるジルカロイラ
イナー素管で、水槽1の水3の中に浸漬されており、管
回転駆動ロール送り装置4により軸心廻りに回転しなが
ら軸心方向に移送される。5はライナー素管2に対して
表面から超音波ビームを発信しかつ反射エコーを受信す
る超音波探触子であって、二軸追従装置22によりライナ
ー素管2の軸心に対して垂直となるように支持されてお
り、この超音波探触子5には管材料の結晶粒による影響
を防止するために広帯域型のものが使用されている。
FIG. 1 shows an outline of a measuring device for carrying out the flaw detection method of the present invention, 1 is a water tank, 2 is a zircaloy liner tube as a test material, and is immersed in water 3 of a water tank 1. It is transported in the axial direction while rotating around the axis by the tube rotation drive roll feeder 4. An ultrasonic probe 5 transmits an ultrasonic beam from the surface to the liner tube 2 and receives a reflected echo. The ultrasonic probe 5 is perpendicular to the axis of the liner tube 2 by a two-axis follower 22. The ultrasonic probe 5 is a broadband type in order to prevent the influence of crystal grains of the tube material.

6は測定器で、電源回路7、同期回路8、送信回路
9、受信回路10、時間軸掃引回路11、ブラウン管12等か
ら構成されている。同期回路8は繰返し周波数切換スイ
ッチにより選択された周波数の同期信号を発生し、その
同期信号で時間軸掃引回路11と送信回路9をトリガする
ようになっている。時間軸掃引回路11は同期信号により
トリガされた時に、ブラウン管12の時間軸掃引用の水平
掃引電圧を作り、同期の遅延により送信回路9がトリガ
される前にトリガされて掃引をスタートするようになっ
ている。送信回路9は同期信号によりトリガされた時に
高周波パルスを発生して探触子5に加え、この探触子5
から超音波を発信させるためのものである。受信回路10
はライナー素管2側から反射された超音波の反射エコー
を探触子5が受信した時の高周波パルスを増幅し検波し
てからビデオ信号に変換し、そのビデオ信号をブラウン
管12に送るためのもので、感度調節ができるようになっ
ている。
Reference numeral 6 denotes a measuring device, which includes a power supply circuit 7, a synchronization circuit 8, a transmission circuit 9, a reception circuit 10, a time axis sweep circuit 11, a cathode ray tube 12, and the like. The synchronizing circuit 8 repeatedly generates a synchronizing signal of the frequency selected by the frequency changeover switch, and triggers the time axis sweeping circuit 11 and the transmitting circuit 9 with the synchronizing signal. The time axis sweep circuit 11 generates a horizontal sweep voltage for the time axis sweep of the cathode ray tube 12 when triggered by the synchronization signal, and is triggered before the transmission circuit 9 is triggered due to a delay in synchronization so as to start the sweep. Has become. The transmission circuit 9 generates a high-frequency pulse when triggered by the synchronization signal and adds it to the probe 5.
For transmitting ultrasonic waves from Receiving circuit 10
Is for amplifying and detecting a high-frequency pulse when the probe 5 receives the reflected echo of the ultrasonic wave reflected from the liner tube 2 side, converts it into a video signal, and sends the video signal to the cathode ray tube 12. The sensitivity can be adjusted.

14は厚さ測定モジュール回路で、測定器6より得られ
るビデオ波形と同期信号により所定測定法で反射エコー
間の時間測定を行ない、音速設定値及び内部電子回路に
より、ライナー素管2の肉厚値に比例するアナログ電圧
に変換するものである。16はデーター処理回路で、肉厚
データを入力し、予め設定された設定値をこえた時にそ
のデータを処理して肉厚を演算するようになっており、
厚さ測定モジュール回路14内に組込まれている。18は特
殊減衰DAC回路で、ライナー素管2の内面から反射され
て第1の底面エコーに後続して遅延する反射エコーを減
衰除去せしめるためのものである。
Reference numeral 14 denotes a thickness measuring module circuit, which measures the time between reflected echoes by a predetermined measuring method using a video waveform and a synchronization signal obtained from the measuring device 6, and uses the sound velocity set value and the internal electronic circuit to determine the thickness of the liner base tube 2. The value is converted to an analog voltage proportional to the value. Reference numeral 16 denotes a data processing circuit, which inputs thickness data, and when the value exceeds a preset value, processes the data to calculate the thickness.
It is incorporated in the thickness measurement module circuit 14. Numeral 18 denotes a special attenuation DAC circuit for attenuating and removing a reflected echo reflected from the inner surface of the liner tube 2 and delayed after the first bottom echo.

15は厚さ表示及び上下限警報モジュール回路、17は警
報出力信号処理回路、20はセンサ増幅器である。厚さ表
示及び上下限警報モジュール回路15は測定したライナー
厚みを表示すると共に、光学センサ19がライナー素管2
を検出している時に、厚みが上下限値をこえれば警報を
出すようになっている。21はスイッチ回路である。
15 is a thickness display and upper and lower limit alarm module circuit, 17 is an alarm output signal processing circuit, and 20 is a sensor amplifier. The thickness display and upper and lower limit alarm module circuit 15 displays the measured liner thickness, and the optical sensor 19 controls the liner tube 2.
Is detected, a warning is issued if the thickness exceeds the upper and lower limits. 21 is a switch circuit.

二軸追従装置22は、第2図及び第3図に示すように構
成されている。即ち、探触子5はライナー素管2を挟ん
で左右一対配置されており、その各探触子5は上下軸23
の下端に取付けられている。上下軸23は支持体24に上下
及び回転自在に挿入され、かつ支持体24の螺入された固
定ネジ25により、探触子5の軸心がライナー素管2の軸
心に対して直角となるように上下及び回動調節自在に固
定され、垂直法で、即ち被検査材表面に対し垂直に超音
波縦波を入射させることによってライナー厚みを測定す
るように構成されている。支持体24はライナー素管2上
に配置された保持台26に左右方向に取付けられる上下2
本の横軸27により左右方向に摺動自在に支持されてい
る。そして、この各支持体24は保持台26に回動のみ自在
に支持されたネジ調節ネジ28を調整ハンドル29で回すこ
とにより、横軸27に沿って摺動調節自在とされている。
なお、各支持体24は、探触子5とライナー素管2とが所
定隙間の水距離となった位置で、支持体24に螺入された
固定ネジ30により上下の各横軸27に対して固定されてい
る。保持台26の下端部は二又状であって、その各先端部
に、ライナー素管2上を転動する前後左右の4個の追従
ローラ31が支軸32により遊転自在に支持されている。上
下2本の横軸27の左右両端部で軸受体33により摺動自在
に支持され、また各軸受体33は縦軸34を有し、その縦軸
34はフレーム35上に固定された軸受筒36に上下摺動自在
に挿入され、かつ上端の連結板37により互いに連結され
ている。フレーム35の一端は水槽1上のブラケット38に
支軸39で上下回動自在に枢支され、また他端はブラケッ
ト40に固定ネジ41で着脱自在に取付けられている。な
お、42は上下軸23を上下調整するための上下調整つま
み、43は上下軸23を回動調整するための回動調整レバー
で、上下軸23に固定されたアーム44に取付けている。45
はアーム44を介して上下軸23の回動を止める固定つまみ
である。ライナー素管2を検出するフォトセンサ19は、
保持台26の両側に取付けられている。
The two-axis follow-up device 22 is configured as shown in FIG. 2 and FIG. That is, the probes 5 are arranged in a pair on the left and right with the liner tube 2 interposed therebetween.
It is attached to the lower end of. The vertical shaft 23 is vertically and rotatably inserted into the support 24, and the axis of the probe 5 is perpendicular to the axis of the liner tube 2 by the fixing screw 25 screwed into the support 24. The thickness of the liner is fixed so as to be adjustable vertically and rotationally so as to be vertical, that is, by applying an ultrasonic longitudinal wave to the surface of the material to be inspected perpendicularly. The support 24 is vertically attached to a holding table 26 disposed on the liner tube 2.
It is slidably supported in the left-right direction by the horizontal shaft 27 of the book. Each support 24 is slidably adjustable along a horizontal axis 27 by turning a screw adjustment screw 28 supported only on a holding table 26 so as to be rotatable only with an adjustment handle 29.
In addition, each support 24 is positioned at a position where the probe 5 and the liner tube 2 are at a predetermined gap water distance, and is fixed to the upper and lower horizontal shafts 27 by fixing screws 30 screwed into the support 24. Is fixed. The lower end of the holding base 26 has a bifurcated shape, and at each end thereof, four follow-up rollers 31 on the front and rear and left and right that roll on the liner tube 2 are freely rotatably supported by a support shaft 32. I have. The left and right ends of the upper and lower two horizontal shafts 27 are slidably supported by bearings 33, and each bearing 33 has a vertical axis 34,
Numerals 34 are inserted into a bearing cylinder 36 fixed on a frame 35 so as to be slidable up and down, and are connected to each other by a connecting plate 37 at the upper end. One end of the frame 35 is pivotally supported on a bracket 38 on the water tank 1 by a support shaft 39 so as to be vertically rotatable, and the other end is detachably attached to the bracket 40 by a fixing screw 41. Reference numeral 42 denotes a vertical adjustment knob for vertically adjusting the vertical shaft 23, and reference numeral 43 denotes a rotation adjustment lever for rotating and adjusting the vertical shaft 23, which is attached to an arm 44 fixed to the vertical shaft 23. 45
Is a fixed knob for stopping the rotation of the vertical shaft 23 via the arm 44. The photo sensor 19 for detecting the liner tube 2 is
It is attached to both sides of the holding base 26.

なお、探触子5としては、次のようなものが使用され
る。
The following is used as the probe 5.

試験周波数:10MHz〜15MHz 周波数特性:広帯域型 レンズ寸法と形状:ラインフォーカス 長 巾 有効径 3×0.5mm(−3db) 材質:ニオブ酸鉛 焦点距離:10〜15mm 上記構成の測定装置を用いてライナー素管2の管内面
に張合された純ジルコニウム層のライナー部2aの厚さを
水浸法によって超音波測定する際には、次のように行な
う。
Test frequency: 10MHz to 15MHz Frequency characteristics: Broadband type Lens dimensions and shape: Line focus Length Effective diameter 3 x 0.5mm (-3db) Material: Lead niobate Focal length: 10 to 15mm Liner using the measuring device with the above configuration The ultrasonic measurement of the thickness of the liner portion 2a of the pure zirconium layer adhered to the inner surface of the raw tube 2 by the water immersion method is performed as follows.

先ずライナー素管2を水槽1の水3の中に通し、送り
装置4上に載せると共に、二軸追従装置22に支持された
探触子5を第2図の如くセットする。この場合、探触子
5の軸心がライナー素管2の軸に対して直角方向に向く
ように、上下軸23を上下調整すると共に、軸心廻りに回
動調整する。そして、送り装置4によりライナー素管2
を軸心廻りに回転させながら軸心方向に所定の送り速度
で移送し、探触子5により管表面から超音波を入射し、
その反射エコーを受信する。
First, the liner blank 2 is passed through the water 3 in the water tank 1, placed on the feeder 4, and the probe 5 supported by the biaxial follower 22 is set as shown in FIG. In this case, the vertical shaft 23 is adjusted up and down so that the axis of the probe 5 is oriented in a direction perpendicular to the axis of the liner tube 2, and the rotation is adjusted around the axis. Then, the feeder 4 causes the liner tube 2
Is rotated at a predetermined feed rate in the axial direction while rotating about the axial center, and ultrasonic waves are incident from the tube surface by the probe 5,
The reflected echo is received.

即ち、測定器6の送信回路9から高周波パルスを探触
子5に加えると、探触子5が超音波を発信し管表面から
内部へと入射させる。すると、第4図に示すように超音
波がライナー素管2の表面、境界面及び底面で夫々反射
されるので、探触子5がその表面エコーS、境界エコー
I、底面エコーBを順次受信し、高周波パルスに変換し
て受信回路10に送る。そして、受信回路10が受信信号を
増幅し検波してからビデオ信号に変換し、そのビデオ信
号を表示回路のブラウン管12に送るため、ブラウン管12
上に反射エコーの波形が現われる。この全工程は繰り返
し周波数切換スイッチにより選択された周波数で繰り返
す。
That is, when a high-frequency pulse is applied to the probe 5 from the transmission circuit 9 of the measuring device 6, the probe 5 transmits an ultrasonic wave and makes the ultrasonic wave enter from the tube surface into the inside. Then, as shown in FIG. 4, the ultrasonic wave is reflected on the surface, the boundary surface and the bottom surface of the liner tube 2, respectively, so that the probe 5 sequentially receives the surface echo S, the boundary echo I and the bottom surface echo B. Then, the signal is converted into a high-frequency pulse and sent to the receiving circuit 10. Then, the receiving circuit 10 amplifies and detects the received signal, converts it to a video signal, and sends the video signal to the CRT 12 of the display circuit.
The reflected echo waveform appears above. This entire process is repeated at the frequency selected by the repetition frequency switch.

この厚さ測定モジュール回路14では、測定器6より得
られるビデオ波形と周期信号により所定測定法で境界エ
コーIと底面エコーB間の時間測定を行い、その時間と
音速設定値からライナー素管2の肉厚値を比例するアナ
ログ電圧を変換し、データ処理回路16によりライナー部
2aの厚みを演算する。そして、その厚みを厚さ表示及び
上下限警報モジュール回路15で表示し記録する。この場
合の肉厚測定は、厚さ測定モジュール回路14のモードス
イッチを切換えることにより、スタートさせる。又、ど
のエコーまでを測定するかは、測定器6で決めるエコー
高さと、レベルコントロールで測定するゲートブロッキ
ングレベル(何%のエコー高さで測定ゲートが閉じるか
を決める)により設定する。
In the thickness measuring module circuit 14, the time between the boundary echo I and the bottom echo B is measured by a predetermined measuring method using the video waveform and the periodic signal obtained from the measuring device 6, and the liner pipe 2 is measured from the measured time and the sound velocity set value. An analog voltage that is proportional to the thickness of the liner is converted, and the data processing circuit 16
Calculate the thickness of 2a. Then, the thickness is displayed and recorded by the thickness display and upper / lower limit alarm module circuit 15. The thickness measurement in this case is started by switching the mode switch of the thickness measurement module circuit 14. Which echo is measured is set by the echo height determined by the measuring device 6 and the gate blocking level measured by the level control (determining at what percentage of the echo height the measurement gate is closed).

ライナー素管2とライナー部2aとの境界部分の境界エ
コーIを検出するための受信回路10の感度を高くすれ
ば、ライナー部2aの底面エコーBのパルス幅が広がる。
また探索触子5の設定条件等によっては、底面エコーB
の後にも他のエコー信号が発生するため、これらのエコ
ー等の影響をなくす必要がある。そこで、減衰DAC回路1
8により底面エコーBより後続して遅延する反射エコー
に減衰をかけ、後続の反射エコーにより影響を防止す
る。
If the sensitivity of the receiving circuit 10 for detecting the boundary echo I at the boundary between the liner tube 2 and the liner section 2a is increased, the pulse width of the bottom echo B of the liner section 2a is increased.
Also, depending on the setting conditions of the search probe 5, etc., the bottom echo B
After that, other echo signals are generated, so it is necessary to eliminate the influence of these echoes and the like. Therefore, the attenuation DAC circuit 1
8 attenuates the reflected echo that is delayed later than the bottom echo B, and the subsequent reflected echo prevents the influence.

また測定時の分解能とS/N比を上げ、境界エコーIと
ライナー部2aの底面エコーBを高感度設定時でも確実に
分解できるように、パルス幅を狭くしておく。即ち、第
4図(イ)の如くパルス幅が大きければ、増幅度を上げ
た時に外乱要因となる。従って、探触子5の振動子とし
てニオブ酸鉛を用い、第4図(ロ)の如く各エコーのパ
ルス幅ができるだけ小さくなる、分解能とS/N比が大に
なるようにしておけば、外乱要因となることがなく、常
に正確なライナー厚みの測定ができる。
Also, the pulse width is narrowed so that the resolution and the S / N ratio at the time of measurement are increased, and the boundary echo I and the bottom echo B of the liner 2a can be reliably resolved even when the high sensitivity is set. That is, if the pulse width is large as shown in FIG. 4 (a), it becomes a disturbance factor when the amplification degree is increased. Therefore, if lead niobate is used as the transducer of the probe 5 and the pulse width of each echo is made as small as possible and the resolution and S / N ratio are made large as shown in FIG. The liner thickness can always be measured accurately without causing disturbance.

超音波により厚みを測定する場合、ライナー素管2に
曲がり等があれば、これに接触し転動する追従ローラ31
を介して保持大26に上下、左右方向の外力が作用し、保
持台26、支持体24が一体となって横軸27方向に左右移動
すると共に、縦軸34方向に上下動する。従って、探触子
5はライナー素管2に対してその隙間並びにセンターを
±0.1mm以下で保持しながら、一定の関係を保ったまま
でその曲がりに対して追従し、位置ずれを生じることが
なく、境界面からのシグナルを安定した条件で受信する
ことが可能である。
When measuring the thickness by ultrasonic waves, if there is a bend or the like in the liner tube 2, the follower roller 31 that contacts and rolls with the bend.
An external force in the up-down and left-right directions acts on the holding large 26 via the, and the holding base 26 and the support 24 integrally move left and right in the direction of the horizontal axis 27 and move up and down in the direction of the vertical axis 34. Therefore, the probe 5 follows the bend while maintaining a constant relationship with the liner tube 2 while maintaining the gap and the center thereof at ± 0.1 mm or less, without causing displacement. , It is possible to receive signals from the boundary surface under stable conditions.

次に、超音波探触子5により超音波測定した実験結果
を説明する。次の表は、超音波探触子5の種類を変え
て、ライナー部2aの厚さを水浸法により超音波測定した
場合の実験結果を示している。
Next, the results of an experiment performed by ultrasonic measurement using the ultrasonic probe 5 will be described. The following table shows the experimental results when the thickness of the liner portion 2a is measured ultrasonically by the water immersion method while changing the type of the ultrasonic probe 5.

なお、上記表におけるGAIN値とは、境界エコーIを80
%にした時のGAIN値である。
The GAIN value in the above table means that the boundary echo I is 80
This is the GAIN value when it is set to%.

以上の結果より下記のことが明らかになる。 From the above results, the following becomes clear.

超音波の周波数10MHzが最も感度が良好であり、周波
数が10MHz以下では分解能が不足し、周波数が15MHz以上
では、2重管2内での減衰が大きく、計測不能となる。
When the frequency of the ultrasonic wave is 10 MHz, the sensitivity is the best. When the frequency is 10 MHz or less, the resolution is insufficient, and when the frequency is 15 MHz or more, the attenuation in the double tube 2 is large, and the measurement becomes impossible.

また、焦点形状は、ラインフォーカスが一番良いと思
われる。フラットではサイドローブの音圧が逃げて感度
が低くなる。スポットフォーカスではビーム径が小さ
い。
In addition, the line shape is considered to be the best as the focal point shape. In a flat, the sound pressure of the side lobe escapes and sensitivity decreases. In spot focus, the beam diameter is small.

なお、実施例は管内面のライナー厚みを測定する場合
を例示したが、外面のライナー厚みを測定する場合に
は、表面エコーSと境界エコーI間の時間を求めて行け
ば良い。また内外両面のライナー厚みの測定も可能であ
る。
In the embodiment, the case where the liner thickness on the inner surface of the tube is measured is exemplified. However, when the liner thickness on the outer surface is measured, the time between the surface echo S and the boundary echo I may be obtained. It is also possible to measure the liner thickness on both inner and outer surfaces.

(発明の効果) 本発明に係る測定方法によれば、超音波探触子5によ
り該2重管2の表面から超音波を入射しその反射エコー
を受信して、垂直法で反射エコーの時間測定を行うこと
によって管内面または管外面のうち少なくとも一方のラ
イナー厚みを測定するに際し、 2重管2の境界エコーIの感度が大になるように、超
音波振動子の周波数が10MHz乃至15MHzの範囲内のいずれ
かでありかつ帯域を広帯域のものとしその超音波振動子
としてニオブ酸鉛を用いるので、数多くの試作プローブ
の中より実験的に求められた広帯域型探触子で超音波ビ
ームをラインフォカス型に絞ることにより測定が可能に
なり、分解能が不足したり、2重管2で減衰が多くなっ
たりすることがなく、反射エコーを良好な感度で受信す
ることができ、2重管2のライナー厚みを、1周波の超
音波振動子を用いて直接計測できると共に、Zry合金層
等の結晶粒により減衰の影響を受けずに済み、2重管2
のライナー厚みを精度よく測定できる。
(Effects of the Invention) According to the measuring method of the present invention, an ultrasonic wave is made incident from the surface of the double tube 2 by the ultrasonic probe 5 and the reflected echo is received, and the time of the reflected echo is obtained by the vertical method. When measuring the liner thickness of at least one of the inner surface and the outer surface of the pipe by performing the measurement, the frequency of the ultrasonic transducer is set to 10 MHz to 15 MHz so that the sensitivity of the boundary echo I of the double pipe 2 is increased. Since it is either within the range and the band is broadband and lead niobate is used as the ultrasonic transducer, the ultrasonic beam can be generated by a broadband probe experimentally determined from many prototype probes. By narrowing down to the line focus type, the measurement becomes possible, and the reflected echo can be received with good sensitivity without a lack of resolution or an increase in attenuation in the double tube 2. 2 liners The thickness, it is possible to directly measure using an ultrasonic vibrator 1 frequency, it requires without influence of attenuation by grain such Zry alloy layer, double pipe 2
Can be accurately measured.

このように超音波振動子の周波数が10MHz乃至15MHzの
範囲内のいずれかでありかつ帯域を広帯域のものとしそ
の超音波振動子としてニオブ酸鉛を用いる理由は、次の
通りである。一般に超音波厚み測定を行う場合、測定に
使用される周波数fは λ=C/f λ:波長 C:音速 で表わされる式により求められるとされている。
The reason why the frequency of the ultrasonic vibrator is in the range of 10 MHz to 15 MHz and the band is wide, and lead niobate is used as the ultrasonic vibrator, is as follows. In general, when performing ultrasonic thickness measurement, it is said that the frequency f used for the measurement can be obtained by an equation represented by λ = C / f λ: wavelength C: sound velocity.

この場合、2重管の如く、重層構造における境界部、
ライナー層の厚みを適格に検出するためには前記波長λ
はライナー層厚みの1/2以下の波長とする必要がある。
この様な基本的な超音波厚み測定における原理にもとず
くものとして特開昭60−12210号公報が提案されてい
る。
In this case, as in a double tube, a boundary in a multilayer structure,
To properly detect the thickness of the liner layer, the wavelength λ
Is required to have a wavelength of 1/2 or less of the thickness of the liner layer.
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-12210 has been proposed based on such a principle of the basic ultrasonic thickness measurement.

一方、超音波厚み計の分解能は、波長が長くなると分
解能が低下することが知られており、高い分解能を得る
ためには、高い周波数が要求されることになるが、ジル
カロイライナー素管の如く、測定対象寸法(厚み)が大
きくなると高周波数を用いる材料内における減衰減少が
生じ、音圧反射率が減少し、換言すれば、反射波を検出
することが出来ず、計測不能なる。
On the other hand, it is known that the resolution of an ultrasonic thickness gauge decreases as the wavelength increases, and a high frequency is required to obtain a high resolution. When the size (thickness) to be measured increases, attenuation in a material using a high frequency decreases, and the sound pressure reflectance decreases. In other words, a reflected wave cannot be detected and measurement becomes impossible.

また、超音波厚み計の分解能は、超音波振動子の分離
能に依存する。特に、ライナー素管の厚み計測において
は、境界エコーと底面エコーとの反射波のシグナルをシ
ャープに分別する必要があるが、このためには振動子と
して余波の残らない材質の選定が重要となる。
The resolution of the ultrasonic thickness gauge depends on the resolution of the ultrasonic transducer. In particular, when measuring the thickness of the liner tube, it is necessary to sharply separate the signals of the reflected waves from the boundary echo and the bottom surface echo. For this purpose, it is important to select a material that does not leave any after-waves as the vibrator. .

そこで、前述のように観点に立って、ジルカロイライ
ナー素管のように、母材管厚み10mm、ライナー厚み1.6m
mを有する比較的厚みの大きい素管外方より内層のライ
ナー厚みを計測するための条件を振動子の材質を含め種
々実験を重ねた結果、周波数を10MHz〜15MHzの広帯域型
としかつその超音波振動子としてニオブ酸鉛を用いるこ
とにより、2重管2のライナー厚みを精度よく測定でき
るに至ったのである。
Therefore, from the viewpoint as described above, like a Zircaloy liner tube, the base material tube thickness is 10 mm and the liner thickness is 1.6 m
As a result of repeating various experiments including the material of the vibrator for measuring the liner thickness of the inner layer from the outside of the relatively thick tube having a relatively large thickness, the frequency was changed to a broadband type of 10 MHz to 15 MHz and its ultrasonic wave By using lead niobate as the vibrator, the liner thickness of the double pipe 2 can be measured with high accuracy.

本発明に係る二軸追従装置によれば、2重管2の上方
に配置されかつ該2重管2の上を転動する追従ローラ31
を介して上下及び左右方向に追従移動自在に支持された
保持台26と、該保持台26の左右両側に横軸27を介して支
持された左右一対の支持体24と、2重管2との間に隙間
を置いて該2重管2の左右両側に配置されかつ各支持体
24に上下調節自在に取付けられた左右一対の超音波探触
子5と、保持台26と各支持体24との間に設けられかつ2
重管2と各超音波探触子5との間の隙間を調節する調節
ネジ28と、フレーム35に上下動自在に設けられかつ横軸
27の両端部を支持する左右一対の軸受体33とを備えてい
るので、2重管2を軸心廻りに回転させながら軸心方向
に移送しつつ測定する場合であっても、2重管2に対し
て左右一対の超音波探触子5を確実に追従させることが
でき、2重管2のライナー厚みを超音波を利用して管全
面、全長にわたって精度よく測定できる。
According to the biaxial follower according to the present invention, the follower roller 31 disposed above the double pipe 2 and rolling on the double pipe 2
And a pair of left and right supports 24 supported on the left and right sides of the holding table 26 via a horizontal shaft 27, and a double pipe 2. Are disposed on both left and right sides of the double pipe 2 with a gap between
A pair of left and right ultrasonic probes 5 which are attached to the top 24 so as to be vertically adjustable;
An adjusting screw 28 for adjusting the gap between the heavy tube 2 and each ultrasonic probe 5;
27 is provided with a pair of left and right bearings 33 that support both ends of the dual tube 27. Therefore, even when the measurement is carried out while rotating the double tube 2 around the axis and moving in the axial direction, the double tube 2 The pair of left and right ultrasonic probes 5 can reliably follow the pair 2, and the liner thickness of the double tube 2 can be accurately measured over the entire surface and the entire length of the double tube 2 using ultrasonic waves.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面は本発明の一実施例を示し、第1図は測定装置全体
のブロック図、第2図は追従機構の正面図、第3図は同
要部の側面図、第4図は作用説明図である。 1……水槽、2……ジルカロイライナー素管、2a……ラ
イナー部、5……超音波探触子、6……測定器、14……
厚さ測定モジュール回路、18……特殊減衰DAC回路、22
……二軸追従装置、24……支持体、26……保持台、27…
…横軸、28……調節ネジ、33……軸受体、35……フレー
ム。
1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram of the entire measuring apparatus, FIG. 2 is a front view of a follow-up mechanism, FIG. 3 is a side view of the same main part, and FIG. It is. 1 ... water tank, 2 ... zircaloy liner tube, 2a ... liner part, 5 ... ultrasonic probe, 6 ... measuring instrument, 14 ...
Thickness measurement module circuit, 18 ... Special attenuation DAC circuit, 22
…… Two-axis follower, 24 …… Support, 26 …… Stand, 27…
... horizontal axis, 28 ... adjustment screw, 33 ... bearing body, 35 ... frame.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ジルカロイライナー素管のようにライナー
厚みが1.6mm程度の2重管(2)を水中に浸漬し、該2
重管(2)を軸心廻りに回転させながら軸心方向に移送
しつつ、超音波探触子(5)により該2重管(2)の表
面から超音波に入射しその反射エコーを受信して、垂直
法で反射エコーの時間測定を行うことによって管内面ま
たは管外面のうち少なくとも一方のライナー厚みを測定
するに際し、 2重管(2)の境界エコーIの感度が大になるように、
超音波探触子(5)の周波数が10MHz乃至15MHzの範囲内
のいずれかでありかつ帯域を広帯域のものとしその超音
波探触子(5)としてニオブ酸鉛を用いることを特徴と
する2重管のライナー厚み測定方法。
A double pipe (2) having a liner thickness of about 1.6 mm, such as a Zircaloy liner pipe, is immersed in water.
While moving the heavy pipe (2) in the axial direction while rotating it around the axis, the ultrasonic probe (5) enters the ultrasonic wave from the surface of the double pipe (2) and receives the reflected echo thereof. When measuring the liner thickness of at least one of the inner surface and outer surface of the pipe by measuring the time of the reflected echo by the vertical method, the sensitivity of the boundary echo I of the double pipe (2) is increased. ,
The ultrasonic probe (5) has a frequency in the range of 10 MHz to 15 MHz, has a wide band, and uses lead niobate as the ultrasonic probe (5). Method for measuring liner thickness of heavy pipes.
【請求項2】2重管(2)の上方に配置されかつ該2重
管(2)上を転動する追従ローラ(31)を介して上下及
び左右方向に追従移動自在に支持された保持台(26)
と、該保持台(26)の左右両側に横軸(27)を介して支
持された左右一対の支持体(24)と、2重管(2)との
間に隙間を置いて該2重管(2)の左右両側に配置され
かつ各支持体(24)に上下調節自在に取付けられた左右
一対の超音波探触子(5)と、保持台(26)と各支持体
(24)との間に設けられかつ2重管(2)の各超音波探
触子(5)との間の隙間を調節する調節ネジ(28)と、
フレーム(35)に上下動自在に設けられかつ横軸(27)
の両側部を支持する左右一対の軸受体(33)とを備えた
ことを特徴とする超音波探触子の二軸追従装置。
2. A holding member which is disposed above the double pipe (2) and is movably supported in the vertical and horizontal directions via a following roller (31) which rolls on the double pipe (2). Stand (26)
And a double pipe (2) with a gap between a pair of left and right supports (24) supported on the left and right sides of the holding table (26) via a horizontal axis (27) and the double pipe (2). A pair of left and right ultrasonic probes (5) arranged on the right and left sides of the tube (2) and attached to each support (24) so as to be vertically adjustable, a holding table (26) and each support (24) An adjusting screw (28) provided between the ultrasonic probe and the ultrasonic probe (5) of the double tube (2) to adjust a gap between the ultrasonic probe (5) and
It is provided on the frame (35) so that it can move up and down, and the horizontal axis (27)
And a pair of left and right bearing bodies (33) for supporting both sides of the ultrasonic probe.
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