JP3591000B2 - ノズル超音波探傷装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は原子力圧力容器表面に溶接取り付けられたノズルを超音波探触子で探傷するためのノズル超音波探傷装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
原子力発電設備には、その性質上、極めて高い安全性が求められることから、ISI(供用期間中検査)の定期的な実施が義務付けられている。そして、このISIのうち、特に重要なものの一つとして原子力発電設備の心臓部である原子力圧力容器の探傷検査がある。この探傷検査は格納容器内に設けられた原子力圧力容器に発生する目視できない亀裂等の損傷を超音波で調べるものであり、その検査として、図5に示すように、圧力容器の溶接線の探傷検査や、主蒸気管等の配管を圧力容器に接続するために原子炉圧力容器に溶接によって取付けられたノズルの探傷検査がある。
【0003】
図6に示すように、このノズル2は、圧力容器1との取合い面部1a、断面が円弧となる曲面部1b、大径円筒部1c、円錘面部1d、配管3を突き合わせ溶接する小径円筒部1eとからなる略漏斗状の外形を呈しており、さらに、このノズル内面には流体の流れ抵抗を低減するために曲面状のラディアス部1fが形成されている。そして、この取合い面部1aと圧力容器1の溶接部4a内部、小径円筒部1eと配管3の突合わせ溶接部4b内部の他、流体の流れによって割れが発生しやすいラディアス部1fが超音波探傷の探傷範囲となっており、この探傷検査は高放射能雰囲気下で行なわれることから超音波探傷装置によって自動的に行われている。
【0004】
この超音波探傷装置としては従来、種々提案されているが、その一例としては図7に示すような構成をした超音波探傷装置がある。この超音波探傷装置はノズル2の大径円筒部1c及び円錘面部1dの外周に沿って回動する台車aに、ノズル2の軸方向に往復移動する軸方向移動部bを設けると共に、この軸方向移動部bの圧力容器1側に、先端部に超音波探触子dを備えたアーム部cと、このアーム部cをノズル2の半径方向に移動するアーム移動部fを備えたものであり、軸方向移動部bを圧力容器1側に移動させてアーム部先端の超音波探触子をノズルの取合い面部1aに押し当てた後、台車aを回動させると共に、アーム移動部fによってアーム部cをノズルの径方向内方に所定のピッチで移動させることで超音波探触子dによる探傷位置を曲面部1b側に徐々に移動させながら、ノズル2の取合い面部1aの溶接部4aやラディアス部1f付近を外面から超音波によって自動探傷するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の装置では軸方向移動部bの先端部に、これより突出したリミットスイッチgが設けられており、ノズル2の取合い面部1aに接触したときに、この軸方向移動部bを停止させることで超音波探触子dの位置決めを行うようになっている。しかしながら、このリミットスイッチgはノズル2の取合い面部1aに接触することによって作動する接触式であるため、軸方向移動部bの旋回にともなってその先端部が摩耗したり、ノズル2の取合い面部1aの凹凸によって損傷してしまう等の不都合があり、耐久性及び信頼性に乏しいものであった。
【0006】
そこで、本発明は上記の問題点を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は損傷や摩耗による性能の低下がなく、かつ正確な位置決めが達成できる新規なノズル超音波探傷装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は原子炉圧力容器のノズル周囲に沿って旋回する台車上に、上記ノズルの軸方向に往復動する軸方向移動部を備えると共に、この軸方向移動部に、圧力容器と上記ノズルの取合い面に沿って移動しながら探傷する超音波探触子を備えたノズル超音波探傷装置において、上記軸方向移動部に、この軸方向移動部と上記ノズルの取合い面との距離をレーザー光で計測するレーザー式距離検出器を2つ設け、これら2つのレーザー式距離検出器の検出値の差が大きく違わない場合はこれら2つの検出値の中間値を検出距離とし、これら2つの検出値が大きく異なる場合はいずれの検出値も不採用とし、検出値が1つしか得られない場合はその検出値を検出距離とするものである。
【0008】
【作用】
本発明は上述したように、非接触式のレーザー式距離検出器によって軸方向移動部と上記ノズル表面との距離を計測するようにしたことにより、従来の接触式のリミットスイッチのような損傷や摩耗等がなく、これによる不都合が解消される。また、このレーザー式距離検出器を2つ設けることにより、正確な距離の測定が達成できる。すなわち、超音波探傷にあっては対象物に超音波を照射し易くするために水を使用しているが、この水がレーザー光が当るノズル表面に付着していると、この水によってレーザー光を乱反射して検出距離に誤差が生じたり、検出を不能にする等の誤作動を招くことから、一つのレーザー式距離検出器では信頼性の高い距離計測が困難となるからである。尚、対象物の変位や距離を非接触に測定する検出器としてはレーザー光を用いたレーザー式距離検出器の他に、超音波、電磁誘導、渦電流、静電容量、ホール効果、磁気抵抗等を用いたものがあるが、これらは装置が大掛りになる上に期待される精度が得られ難いため、本発明に用いることが難しい。
【0009】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照しながら詳述する。
【0010】
図1は本発明に係る原子炉圧力容器のノズル超音波探傷装置を示す正面図、図2はその側面図である。図示するように、このノズル超音波探傷装置は、ノズル2の大径円筒部1c及び円錘面部1dの境界線付近に位置する台車5と、この台車5上に設けられ、ノズル2の軸方向に往復移動する軸方向移動部6と、この軸方向移動部6の圧力容器1側に設けられたアーム移動部9と、このアーム移動部9に設けられ、超音波探触子7,7を備えたアーム部8とから主に構成されている。
【0011】
この台車5は、ノズルの軸方向に延出された台車フレーム10に、大径円筒部1c及び円錘面部1dにそれぞれ位置するように磁石材料を含んだ一対の主車輪11,11及び従車輪12,12を備え、この車輪11,11,12,12がノズル2に自己吸着すると共に、主車輪11,11に設けられた駆動モータ13によってノズル2の周方向に回動自在となっている。尚、この車輪11,11,12,12には図示しないエンコーダが設けられており、走行距離、すなわちノズル2のある基準位置に対する現在位置が随時検出されるようになっている。
【0012】
また、この台車フレーム10の上部には、ノズル2の軸方向に延びるレール14とラック15が設けられており、さらにこれらの上部には軸方向移動部6が位置されている。この軸方向移動部6の下面には、上記レール14と摺動自在に嵌合するレール押え16と、上記ラック15と係合するピニオン17及びこれを駆動する軸方向移動モータ18が設けられており、ピニオン17を回動させることで、軸方向移動部6をノズル2の軸方向に往復移動させることができるようになっている。
【0013】
また、この軸方向移動部6の先端部(圧力容器側)に設けられたアーム移動部9はノズル2の径方向に立設され、後述するアーム部8が螺合されたボールネジ19と、これと平行に位置してアーム部8を案内するガイド20とからなっている。そして、このボールネジ19はその両端が軸受21,21によって支持されて回動自在となっており、端部に設けられたプーリー22、ベルト23を介して設けられた昇降モータ24を駆動することによってアーム部8をノズル2の径方向に往復移動させるようになっている。尚、この移動モータ24にも、図示しないエンコーダが設けられており、アーム部8の移動量が計測できるようになっている。
【0014】
アーム部8は、ボールネジ19と螺合すると共にガイド20に摺動自在に係合したアーム基部25と、このアーム基部25の先端部に、回転軸26を介してノズル2の中心軸方向に延出された2本のアーム体27,27と、これら各アーム体27,27の先端部にそれぞれ設けられた超音波探触子7,7とからなっており、アーム体27,27が回転軸26を軸としてノズル2の軸方向に揺動自在となっている。また、図2に示すように、この回転軸26にはコイルバネ28が設けられており、アーム体27,27を図中垂下状態よりノズル2の取合い面部1a側に押出すように付勢している。また、このアーム体27,27の先端部に設けられた各超音波探触子7,7は、アーム体27,27の先端部に固定された第一フレーム体29,29に図中X軸を回動軸としてそれぞれ回動自在に設けられた第二フレーム体30,30内に図中Y軸を回動軸としてそれぞれ回動自在に設けられており、複雑な曲面を描くノズル2の曲面部1bであっても常にノズル2面に直角に当接されるようになっている。
【0015】
また、図1に示すように、軸方向移動部6の両側部には、二つのレーザー式距離検出器31,31が超音波探触子7,7を挾むようにそれぞれ設けられており、ノズル2の取合い面部1a方向にそれぞれレーザー光を照射して、この軸方向移動部6とノズル2の取合い面部1aとの距離を計測することができるようになっている。また、図3に示すように、このレーザー式距離検出器31,31には上記軸方向移動部6に設けられた軸方向移動モータ18等を制御する制御部32が接続されており、レーザー式距離検出器31,31から検出された値と、上記軸方向移動モータ18に設けられた図示しないエンコーダからの値を処理してこの軸方向移動モータ18を制御するようになっている。尚、この制御部32はこの距離の制御と共に、超音波探触子7,7からの探傷検出や駆動モータ13、昇降モータ24の制御も同時に行えるようになっている。
【0016】
次に、本実施例の作用を説明する。
【0017】
本発明装置によって、図6に示すノズル2の取合い面部1aの溶接部4a及びラディアス部1f付近とを探傷するには、まず、装置をノズル2の所定の位置に正確に位置するように位置修正を行う。この位置修正は大径円筒部1cに吸着した台車5を大径円筒部1cの外周部に沿って走行させることで達成できる。すなわち、台車5を暫く大径円筒部1cの外周部に沿って走行させると、各車輪11,11,12,12の吸着力が平衡状態となり、これによって装置全体が自動的に大径円筒部1cと円錘面部1dとの境界線の延長線上の軌道に沿って正確に周回するようになるからである。次に、このようにして装置本体の位置修正が終了したならば、軸方向移動部6に設けられた軸方向移動モータ18を駆動して軸方向移動部6をノズル2の取合い面部1a方向に所定量移動させ、図2に示すように、アーム部8に設けられた各超音波探触子7,7をノズル2の取合い面部1aの溶接部4aに押し当てた後、各超音波探触子7,7から超音波を発振しながら台車5を駆動させることでその溶接部4a付近の探傷が行われる。尚、この溶接部4a付近への各超音波探触子7,7の位置決めは、アーム部8を昇降するためのボールネジ19を駆動する昇降モータ24の図示しないエンコーダによって容易に達成できる。次に、このようにして、その溶接部4a付近の探傷が終了したならば、再びボールネジ19を回転させてアーム部8をノズル2の中心軸方向に移動させると、各超音波探触子7,7は回転軸26に設けられたコイルバネ28の付勢力によってノズル2の取合い面部1aをなぞりながら曲面部1b方向に移動する。そして、この各超音波探触子7,7が曲面部1b所定の位置に達したならば再び超音波を発振しながら台車5をノズルの周方向に旋回させることでそのラディアス部1f付近の探傷が行われる。
【0018】
このようにしてノズルの探傷が行われるが、この時、各超音波探触子7,7の位置決め、すなわち軸方向移動部6の移動量は軸方向移動部6に設けられた二つのレーザー式距離検出機31,31で検出された距離によって決定される。その距離の決定方法としては例えば、図4に示すように、先ず、それぞれのレーザー式距離検出機31,31で検出された検出値を軸方向移動部6に設けられた制御部32に入力し、ここで検出値が2つである場合にはその差を計測する。そして、これらの差が大きく違わない場合は、そのレーザー式距離検出器31,31による距離の測定がいずれも正確に行われたものとみなし、その中間値を検出距離とする。これにより検出位置の違いや表面の微小な凹凸等による誤差が除去され、正確な距離が判明する。一方、2つの検出値が大きく異なる場合は、どの値が正確なものか判断できないため、いずれの値も不採用とし、軸方向移動部6のエンコーダのみから得られる値と予め入力された基準値を基にして検出距離を決定する。また、いずれか一方が検出不能により検出値が一つしか得られない場合は、検出された値を正確なものとみなして検出距離とし、それぞれ軸方向移動部6に設けられた軸方向移動モータ18を制御することになる。
【0019】
このように、本発明は従来の接触式のリミットスイッチに代わって、レーザ光を用いた非接触式の距離検出器を採用したため、摩耗や損傷などによる不都合が防止され、耐久性及び信頼性が大巾に向上する。また、この非接触式の距離検出器を二つ併用したため、一方の検出器が誤作動しても、他方が正常に作動するので、正確な距離測定が行えることになる。尚、本実施例では、レーザー式距離検出器31,31のみによる距離の測定を行うようにした例で説明したが、従来の接触式の距離センサと併用すれば、信頼性が向上し、さらに高精度な距離の測定を行うことができる。また、このレーザー式距離検出器の設置位置は特に限定されるものではないが、上述したように、誤作動の殆どはノズル表面に付着した水が原因であるため、いずれか一方のレーザ光が水に当たっても、他方のレーザー光が水の無い部分に当たるように、これら二つのレーザー式距離検出器は本実施例のように適当な距離を隔てて配置するのが好ましい。
【0020】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、非接触式のレーザー式距離検出器によって軸方向移動部と上記ノズル表面との距離を計測するようにしたことにより、従来の接触式のリミットスイッチのような損傷や摩耗等の問題が解消され、しかも、このレーザー式距離検出器を少なくとも2つ以上設けることにより、正確な距離の測定が達成できる等といった優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す正面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す一部破断側面図である。
【図3】レーザー式距離検出器の制御部を示す構成図である。
【図4】本発明に係る距離検出方法を示すフローチャート図である。
【図5】原子炉圧力容器の構成を示す斜視図である。
【図6】原子炉圧力容器に設けられたノズルを示す縦断面図である。
【図7】従来のノズル超音波探傷装置の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
1 原子炉圧力容器
2 ノズル
5 台車
6 軸方向移動部
7 超音波探触子
31 レーザー式距離検出器
Claims (1)
- 原子炉圧力容器のノズル周囲に沿って旋回する台車上に、上記ノズルの軸方向に往復動する軸方向移動部を備えると共に、この軸方向移動部に、圧力容器と上記ノズルの取合い面に沿って移動しながら探傷する超音波探触子を備えたノズル超音波探傷装置において、上記軸方向移動部に、この軸方向移動部と上記ノズルの取合い面との距離をレーザー光で計測するレーザー式距離検出器を2つ設け、これら2つのレーザー式距離検出器の検出値の差が大きく違わない場合はこれら2つの検出値の中間値を検出距離とし、これら2つの検出値が大きく異なる場合はいずれの検出値も不採用とし、検出値が1つしか得られない場合はその検出値を検出距離とすることを特徴とするノズル超音波探傷装置。
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JP21738994A Expired - Fee Related JP3591000B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | ノズル超音波探傷装置 |
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