JP3582604B2 - 管の超音波検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、管の特性、例えば管壁の肉厚や欠陥等を測定するための管の超音波検査方法並びにその方法に使用されるトランスデューサ組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管状製品の製造又は使用に付帯して、その管壁肉厚の変動の探知のための検査及び表面及び内部の欠陥の存在の探知は通常行なわれているところである。この目的のため、超音波検査技法を用いることはよく知られている。この技法に関しては、通常検査すべき管に高周波音響エネルギーを与えるトランスデューサを使用するのが通例である。高周波音響エネルギーは、超音波流体を通して管に伝達され管で反射してトランスデューサに戻ってくる。この反射して戻ってくる音響エネルギーの測定が、管壁の肉厚や管内の不連続としての欠陥の存在等の管の特性の測定に用いられる。
【０００３】
この型の検査技法では、検査される管と、検査に使用するトランスデューサ組立体との間に、相対的回転運動が付与される。正確な、信頼出来る試験結果を得るために、この相対的回転運動の間、トランスデューサと管の表面との間に、効果的な超音波結合が維持されることが必要である。このことから、検査される管の表面の外形に追随する、トランスデューサと結合する面を有するトランスデューサ組立体が必要になる。この接触を維持するため、トランスデューサ組立体の接触面は、管の外形に追随して変形する材料で作られていることが望ましい。有効な超音波結合のためには、追随する材料の接触が、管の表面とトランスデューサ組立体の追随する材料との間の有効な相対回転運動の間、維持されなければならない。しかし、これは、トランスデューサ組立体のこの追随面の急速な摩耗と破壊とをもたらし、その結果頻繁な除去及び交換が必要になる。もし、この表面の損耗、摩滅を防止するために、表面を軽い接触状態に保つようにしたならば、トランスデューサの超音波結合が不確実になり、不正確で信頼性のない試験結果をもたらす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の主要な課題は、超音波検査の間、トランスデューサ組立体と管との間の相対的回転運動が行なわれている間、効果的な超音波結合が維持できる一方、トランスデューサ組立体の追随する面の部分の損耗及び摩滅を防止することのできる管に対する超音波検査方法、並びにその検査のためのトランスデューサ組立体を提供することにある。
【０００５】
本発明のさらに特定の課題は、検査に付帯する相対的回転運動が行なわれている間、超音波トランスデューサと管の表面との間に、効果的な超音波結合が得られる一方、管の表面と接触しないように、トランスデューサ組立体の追随する表面を維持する方法と組立体とを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるトランスデューサ組立体は、複数の超音波トランスデューサを上面にその主軸に沿って搭載した細長いハウジングを有する。ハウジングの両端には、夫々２つの車輪の１セットを構成することのできるガイドが搭載されている。複数の超音波トランスデューサは、両端のガイドの間に、ハウジング上に搭載されている。非透水性の弾性材料で作られた弾性メンブレンが、その端縁部を、ハウジング下面に対して水密に結合させて設けられている。このメンブレンの端縁部は、ハウジングの下面に両端の夫々のガイドに達しない位置に終っている。弾性メンブレンは、その内側に、超音波流体の貯溜部を形成し、この流体を通して、複数のトランスデューサに結合されている。この貯溜部に選択的に、制御して超音波流体を出し入れするための弁が設けられている。
【０００７】
超音波流体は、水とするのがよい。
【０００８】
細長いトランスデューサハウジングは、その上面に細長い開いた内側部分を有し、上記の複数の超音波トランスデューサが上記の内側部分内に搭載されている。
【０００９】
上記のメンブレンによって形成された貯溜部は、細長いトランスデューサハウジングの開いた内側部分に連通している。
【００１０】
弾性メンブレンは、両側の各車輪に近接するテーパした両端部に終る細長い平坦な底面を有する。
【００１１】
【作用】
本発明の方法により、トランスデューサ組立体は、貯溜部に超音波流体が充され、次いで流体が充されたメンブレンが検査される管の外面に押し付けて使用される。超音波流体は、弾性メンブレンが、管の外側の横断面の外形に追随するのに充分な量が貯溜部より排出され、次いで、流れる超音波液体、望ましくは水が弾性メンブレンとこれに隣接する管の外面との間に導入され、一方ではトランスデューサ組立体と管との間に相対的回転運動を作り出し、管の検査が行なわれる。この操作の間、弾性メンブレンと複数の超音波トランスデューサとは、流れる超音波液体及び貯溜部内の超音波流体とによって、超音波的に結合され、一方、弾性メンブレンを管と非接触状態に維持する。
【００１２】
トランスデューサ組立体と管との間の相対的回転運動の間、管上に水を噴射することによって水を導入することが望ましい。この相対的回転運動は、管を直線的に動かしながら、トランスデューサ組立体を回転させることにより作成されることが望ましい。又、管を回転させ、同時に直線的に移動させながら、トランスデューサ組立体を静止状態に保つようにしてもよい。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明によるトランスデューサ組立体の実施例を示す図である。これらの図では、トランスデューサ組立体は全体を符号１０で示されている。トランスデューサ組立体１０は、細長いトランスデューサハウジング１２を有する。複数の（図示の実施例では４箇）トランスデューサ１４は、トランスデューサハウジング１２の開口部１６内に搭載されている。トランスデューサ１４は、開口部１６にボルト１８によって固定されている。各トランスデューサ１４は、図示しない電源に結合するための端子２０を有する。トランスデューサハウジング１２の両端には、夫々１組の車輪２２が回転自在に転支されている。ポリエチレン等の水を透さない弾性材料製の弾性メンブレン２４が、その端縁でトランスデューサハウジングに対して水密的に結合されている。メンブレン２４は、平坦部２７とテーパした端部２８とを有する。このメンブレン２４により、メンブレンとトランスデューサハウジングの開口部１６内に搭載されたトランスデューサとの間に貯溜部３０が形成される。貯溜部３０の両端には、超音波結合流体として使用される水を、貯溜部３０に対して出し入れするための弁３２が設けられている。
【００１４】
本発明の方法により、貯溜部３０は弁３２を介して水により充満される。次いでトランスデューサ組立体は検査すべき管に接近させて配置され、メンブレン２４が管の外面に対して押圧される。その結果、メンブレン２４は管の外面形状に追随し、図３に示すメンブレン２４の表面２７を構成する破線によって示される如く変形する。次いで、弁３２により、メンブレンが管の外面に追随する迄、貯溜部より水が排出される。
【００１５】
図４及び図５に、トランスデューサ組立体１０で検査される管３４の外面形状に、メンブレン２４の表面２７が追随している状態が示されている。検査中、図４に示す如く、管が回転している間は、管３４はメンブレン２４の外面２７と非接触の状態に保たれる。これは、水噴射ノズル３６で、水を回転している管３４の表面に噴射して、メンブレン２４の表面２７と管３４の表面との間に水を供給することにより達成される。メンブレン２４は、水３８の流れによって非接触に保たれ、この水により組立体のトランスデューサとの必要な超音波結合を維持する。
【００１６】
【発明の効果】
このようにして、トランスデューサとの効果的な超音波結合が得られ、正確で信頼すべき検査が達成される。一方、検査中にメンブレン２４の表面２７が管の表面と接触し、ひいては管の表面に起因する損耗や摩滅が防止される。２組の車輪２２は、トランスデューサ組立体の、管表面に対する正確な間隔保持のための管表面上のガイドの役目をする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトランスデューサ組立体の実施例の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図２】図１に示すトランスデューサ組立体の実施例の平面図である。
【図３】上記実施例の詳細断面図である。
【図４】図１，２及び３に示す実施例に対応するトランスデューサ組立体を使用した本発明による超音波検査装置の一部断面を示す側面図である。
【図５】図４に示す装置の正面図である。
【符号の説明】
１０ トランスデューサ組立体
１２ トランスデューサハウジング
１４ トランスデューサ
１６ トランスデューサハウジング開口部
２２ 車輪（ガイド手段）
２４ 弾性メンブレン
２６ 端縁部
２７ 平坦部
２８ テーパ端部
３０ 貯溜部
３２ 弁
３４ 管
３６ 水噴射ノズル

Claims (4)

1. 管の超音波検査方法において、
   細長いトランスデューサハウジングを含み、該ハウジングはその上面に該ハウジングの主軸に沿って搭載された複数の超音波トランスデューサを有するトランスデューサ組立体を用意すること、
   該ハウジングの両端に夫々搭載されたガイドを用意すること、該複数の超音波トランスデューサは、上記両側のガイドの間に配設され、
   非透水性弾性材料で作られ、その端縁部が上記ハウジングの下面に対して水密に結合された細長い弾性メンブレンを用意すること、該メンブレンの端縁部は上記ハウジングの下面の上記各ガイドに達しない位置で終っており、上記メンブレンの対向する幅部分が上記ハウジングを越えて延在しており、該弾性メンブレンは、その内側に超音波流体の貯溜部を形成し、該流体は上記複数のトランスデューサと結合し、
   上記超音波流体を制御しながら上記貯溜部に出し入れするための手段を用意すること、
   検査すべき管の外面に対して上記の弾性メンブレンを押圧すること、
   弾性メンブレンが管の外側横断面のアーチ形状に追随しかつひずませることを許容するのに充分な量の上記超音波流体を上記貯溜部より排出すること、
   上記弾性メンブレンとそれに近接する管の外面との間に流れる付加的な超音波液体を導入すること、一方上記トランスデューサ組立体と上記管との間に相対回転運動を作成し、上記弾性メンブレンを上記管の外側横断面のアーチ形状に追随しかつひずませ、上記複数個の超音波トランスデューサが上記貯溜部内の上記超音波流体と上記流れる超音波液体とにより上記管に超音波結合され、上記流れる超音波液体が上記弾性メンブレンを上記管と非接触に維持する
   ことを特徴とする方法。
2. 上記の流れる超音波液体が水であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記の水が、上記トランスデューサ組立体と上記管との間の相対回転運動の間に、上記の水を管に噴射することによって導入されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 上記の相対回転運動が上記トランスデューサ組立体の回転により作成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。

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