JP4049985B2 - Ultrasonic flaw detection apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンのロータホイールの羽根植込み部に発生したクラック等の欠陥を検査する超音波探傷装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気タービンではタービン運転中、ロータの回転に伴って強大な遠心力が作用するので、ロータホイールの羽根が植え込まれている羽根植込み部に過大な応力及び振動が生じ、そこにクラックが発生することがある。このため、ロータホイールの羽根植込み部については、定期検査において非破壊検査法、特に超音波探傷法による検査が実施されている。この検査では、超音波探触子の走査は羽根が取り付けられいるロータホイールの全周にわたって行われる。
【0003】
図10は、検査のためにタービン車室から取り出したロータの一例を示す斜視図である。ロータ1には、それぞれのロータホイール2に多数の羽根3が環状列をなして装着されている。その装着部が羽根植込み部5である。一列の羽根3が植込まれるロータホイール2と他の列の羽根3が植込まれるロータホイール2とは互いに接近し、超音波探触子による検査は、超音波探触子をロータホイール2の表面に接触させて行う。従って、超音波探触子による走査は羽根3に阻まれてすべて思いどおりにはできない。
【0004】
また、図11はロータホイール2の超音波探傷のために超音波探触子を全周走査によって操作する様子を示すロータの一部切欠斜視図である。超音波探触子4はロータホイール2の一方の側面に置かれ、そこから超音波ビームUをロータホイール2の羽根植込み部5に向けて入射させる。この超音波ビームUは図12(a)(b)に示すように、羽根植込み部5に達して、もしそこに軸方向のクラック6が存在すれば、超音波ビームUがその軸方向のクラック6で反射され、反射波が超音波ビームUを発した超音波探触子4に到達することで、欠陥として検知される。この走査はロータホイール2の全周にわたって行い、また一方の側面での走査と同様な方法で反対側の側面でも実施する。
【0005】
また、反射エコーが検知された場合、さらに詳細な検査を行うために図13に示すように、送波用超音波探触子4aおよび受波用超音波探触子4bを配置して再度全周にわたって走査する。送波用超音波探触子4aから発せられた超音波ビームUは図14(a)(b)に示すように、羽根植込み部5に達し、軸方向のクラック6で反射され、この反射波U´が受波用超音波探触子4bに到達することにより欠陥として検知される。この方法はピッチキャッチ法と呼ばれており、高感度で内部の欠陥を検出することが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した検査を自動化して行うときに問題となるのは、探傷位置の制御である。すなわち、探傷により指示エコーが検出された場合には、その位置を特定する必要があり、探傷における正確な位置の制御が課題となっている。
【0007】
また、探傷するタービンロータの大きさ、形状はそれぞれ異なっており、また、段落により羽根の枚数も異なることから、探傷位置を正確に知るためには、それらの違いを考慮した上で正確な探傷位置を示すように設定できるものでなければならない。
【0008】
従来の方法では、有効ビーム路程は計算により求めた羽根植込み部5の第1フック部周辺に限られている。そのため、そのビーム路程外に現れたエコーについては無視しているのが現状であり、羽根植込み部5内を反射して検出された傷エコーは見落とす可能性がある。
【0009】
検出した指示エコーの評価について、従来ではそれが錆や孔食によるものか、割れ欠陥によるものかの識別が難しく、割れ欠陥とした場合の大きさの評価についても検査員の経験によるところが大きく困難なものである。また、検査の評価はAスコープを用いており、波形の波高値のみを評価の対象としていたので、その判定は検査員の技量に左右され、記録も数値でしか残らないので見た目にわかりにくい。
【0010】
ロータホイール2の超音波探傷は蒸気タービンの定期点検期間中に、たとえば3本ないし4本ロータ1の全段落について検査する必要があるが、能率の面で劣る現状の装置では点検期間中という限られた時間にすべて検査できないこともあり、走査において無駄な時間を費やさず、能率よく作業を進めることが求められている。
【0011】
本発明の目的は、付随作業を含めて走査における能率および精度を格段に向上させ、しかも検出感度を良好に保持できるようにした超音波探傷装置および方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係わる超音波探傷装置は、ロータのロータホイールの両側面に前記ロータホイールを挟んで互いに向き合いかつ前記ロータの外周部に沿って周方向に移動可能に設けられた第1および第2の探触子保持器と、前記第1および第2の探触子保持器に2個ずつ設けられ前記ロータホイールの羽根植込み部に生じた欠陥を検出する超音波探触子と、前記第1および第2の探触子保持器の双方を前記ロータホイールの羽根を超えた位置で互いに結ぶように設けられ前記ロータホイールの両側面で前記第1および第2の探触子保持器を連動して動作させるリンク機構と、前記第1または第2の探触子保持器に設けられ前記タービンホイールの羽根のうち零点としたい羽根に貼られた反射板を検知する零点検出用センサーと、前記零点検出用センサーからの検出信号に基づいて探傷対象のロータの大きさによって異なる走査距離をラジアンに変換すると共に前記超音波探触子からの検出信号をデータ処理する処理装置と、前記処理装置で処理された結果を表示する表示装置とを備えて、前記処理装置は、前記超音波探触子から得られた探傷データをBスコープで表示するデータ処理を行った後、あらかじめ調査された当該段落の羽根群の数、各群内の羽根枚数および前記零点検出用の反射板を貼付した羽根が第何群の何番目かに基づいて360度を全羽根枚数で等分し、前記羽根の群境界位置および前記羽根の境界位置を算出し、前記表示装置は前記羽根の群境界位置および前記羽根の境界位置に関連付けて前記探傷データを表示することを特徴とする。
【0013】
請求項1の発明に係わる超音波探傷装置においては、処理装置は、超音波探傷を行う前に、第1または第2の探触子保持器に設けられた零点検出用センサーからの検出信号に基づいて探傷対象のロータの大きさによって異なる走査距離をラジアンに変換する。そして、第1および第2の探触子保持器に保持された超音波探触子からの検出信号をデータ処理し、表示装置にその結果を表示する。これにより、探傷するロータの大きさによらず探傷データの零点の設定が容易に行える。
【0015】
請求項1の発明に係わる超音波探傷装置においては、さらに、各超音波探触子から得られた探傷データをBスコープで表示するデータ処理を行った後、あらかじめ調査された当該段落の羽根群の数、各群内の羽根枚数および零点検出用の反射板を貼付した羽根が第何群の何番目かにより、羽根の群境界および羽根の境界をそれぞれ表示する。探傷結果のBスコープに群境界および羽根境界のラインを表示させるので、指示エコーを検出した場合には、それがどの段落のどの位置にあるか容易に評価できる。
【0016】
請求項2の発明に係わる超音波探傷装置は、請求項1の発明において、前記処理装置は、前記ロータホイールを挟んで向かい合う超音波探触子のBスコープの双方に指示エコーのピーク位置に基づいて割れ状欠陥の大きさを評価することを特徴とする。
【0017】
請求項2の発明に係わる超音波探傷装置においては、請求項1の発明の作用に加え、各超音波探触子から得られた探傷データをBスコープで表示するデータ処理を行い、ロータホイールを挟んで向かい合う超音波探触子のBスコープにおいて、指示エコーのピーク位置を検討することにより割れ状欠陥の大きさを評価する。割れ欠陥を検出した場合には、その大きさを評価する上で、第1フック部を貫通する大きさがあるか否かを容易に判定できる。
【0018】
請求項3の発明に係わる超音波探傷装置は、請求項1の発明において、前記処理装置は、各々の前記超音波探触子から得られた探傷データをBスコープで表示するデータ処理を行い、有効探傷範囲を設定した後、各走査位置における最大値を半径とする円形グラフを作成し、前記表示装置に表示することを特徴とする。
【0019】
請求項3の発明に係わる超音波探傷装置においては、請求項1の発明の作用に加え、超音波探触子から得られた探傷データをBスコープで表示するデータ処理を行い、有効探傷範囲を設定した後、各走査位置における最大値を円形グラフに表示させる。これにより、当該検査段落のどの位置に欠陥があるかわかるような表示となる。
【0020】
請求項4の発明に係わる超音波探傷方法は、ロータのロータホイールの両側面に前記ロータホイールを挟んで互いに向き合うように第1および第2の探触子保持器を配置し、その第1および第2の探触子保持器にそれぞれ2個ずつの超音波探触子を設け、前記ロータの回転により前記第1および第2の探触子保持器を前記ロータの外周部に沿って周方向に移動させ、前記超音波探触子により前記ロータホイールの羽根植込み部に生じた欠陥を検出する超音波探傷方法において、前記タービンホイールの羽根のうち零点としたい羽根に反射板を貼付し、前記反射板を検出する零点検出用センサーを前記第1または第2の探触子保持器に設け、前記ロータを回転させて前記零点検出用センサによる1回目の前記反射板の検出から2回目の前記反射板の検出までの走査距離を求め、前記走査距離をラジアンに変換し、前記超音波探触子から得られた探傷データをBスコープで表示するデータ処理を行った後、あらかじめ調査された当該段落の羽根群の数、各群内の羽根枚数および前記零点検出用の反射板を貼付した羽根が第何群の何番目かに基づいて360度を全羽根枚数で等分し、前記羽根の群境界位置および前記羽根の境界位置を算出して、ラジアン変換された前記ロータの1回転の走査距離上に前記超音波探触子からの探傷データを対応づけて検出することを特徴とする。
【0021】
請求項4の発明に係わる超音波探傷方法においては、ロータを回転させ、ロータの外周部に沿って周方向に移動する零点検出用センサにより反射板を検出し、1回目の反射板の検出から2回目の反射板の検出までの走査距離を求め、その走査距離をラジアンに変換し、そのラジアン変換されたロータの1回転の走査距離上に超音波探触子からの探傷データを対応づけて検出する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態に係わる超音波探傷装置の説明図である。
【0023】
図1において、超音波探傷装置はロータ1のロータホイール2の両側面にロータホイール2を挟み互いに向き合うように配置される第1の探触子保持器11aおよび第2の探触子保持器11bを備えている。この第1の探触子保持器11aはロータホイール2の一方の表面に当接して探傷する2個の超音波探触子12a、12bを有し、その2個の超音波探触子12a、12bの中央部には零点検出用センサー27を有する。
【0024】
さらに、この2個の超音波探触子12a、12bと組み合わせて刷毛13およびへら14が設けられている。刷毛13は探傷しようとするロータホイール2の表面に接触媒質を塗布し、へら14は超音波探触子12a、12bで探傷した後にロータホイール2の表面から接触媒質を取り除くものである。
【0025】
すなわち、この刷毛13およびへら14は2個の超音波探触子と同一円周上に配置され、刷毛13が2個の超音波探触子12a、12bの先頭に位置し、へら14はその後尾にあって先に刷毛13が接触媒質を塗り、後にへら14がそれを拭き取るように構成されている。
【0026】
また、第1および第2の探触子保持器11a、11bはロータホイール2の両面での超音波探触子12a、12bによる走査の間、それぞれの動きを連動させるためにリンク機構15によって互いに結ばれている。このリンク機構15はロータホイール2に植え込まれた羽根の先端を超えた位置で双方の探触子保持器11a、11bを連結している。
【0027】
さらに、図示は省略するが、第2の探触子保持器11bも2個の超音波探触子12c、12dおよびこの2個の超音波探触子12c、12dと同一円周上に配置される刷毛13およびへら14を有する。また、タービンホイール2の羽根3のうち零点としたい羽根3には反射板が貼られており、零点検出用センサー27は、その反射板を検知するものである。
【0028】
処理装置7は、零点検出用センサー27からの検出信号および超音波探触子12a〜12dからの検出信号を入力し、零点検出用センサー27からの検出信号に基づいて探傷対象のロータの大きさによって異なる走査距離をラジアンに変換する。また、超音波探触子12a〜12dからの検出信号をデータ処理し、探傷データをラジアンに変換した検出位置と共に表示装置8に表示する。
【0029】
図2は、図1に示した超音波探傷装置の第1の探触子保持器11a近傍の正面図である。この第1の探触子保持器11aは各々伸縮自在に構成される2本の入れ子式支持脚16a、16bと、この2本の支持脚16a、16bを結ぶブリッジ材17と、2個の超音波探触子12a、12bを保持するアーム18と、刷毛13およびへら14をそれぞれ保持する2個のホルダ19、20とから構成されている。また、第1の探触子保持器11aの羽根側には零点検出用センサー27が設けられている。
【0030】
2本の支持脚16a、16bはそれぞれそれの下端にロータ1の凸部21に案内されてロータ1の表面を滑りつつ回転するローラ22を備えている。さらに、2個のホルダ19、20のうち、先頭に位置する刷毛13を保持する一方のホルダ19は前方の支持脚16aに固定され、一方、後尾に位置するへら14を保持する他方のホルダ20は後方の支持脚16bにそれぞれ固定されている。
【0031】
また、図示は省略するが、第2の探触子保持器11bも同様な2本の支持脚、ブリッジ材、アームおよび2個のホルダから構成される。
【0032】
図3は、図1に示される超音波探傷装置の第1の探触子保持器部分の側面図である。図3に示すように、羽根3側には反射板28が設けられ、その反射板28の位置を検出するための零点検出用センサー27が第1の接触子保持器11aに設けられている。第1および第2の接触子保持器11a、11bがロータ1の凸部21に案内されてロータ1の表面をローラ22により回転した際に1回転毎に零点を検出することになる。
【0033】
また、支持脚16a、16b上でホルダ19、20の位置を調整できるようになっており、この位置を調整することにより、刷毛13(図示省略)およびへら14とロータホイール2の表面との接触状態を一定に保つことができる。
【0034】
ロータホイール2を探傷するにあたっては、まず、零点検出用センサー27からの検出信号に基づいて探傷対象のロータの大きさによって異なる走査距離をラジアンに変換する。
【0035】
図4は、その場合の動作を示すフローチャートである。まず、第1の探触子保持器11aに零点検出用センサー27を装着し、零点となる羽根3に反射板28を貼る(ステップ101)。次に、ロータ1を回転させる(ステップ102)。そして、零点検出用センサー27により1回目に反射板28が検出されると、処理装置7はエンコーダのカウントを開始し(ステップ103)、零点検出用センサー27により2回目に反射板28が検出されると、エンコーダのカウントを停止する(ステップ104)。これにより、当該ロータ1の360度を設定する(ステップ105)。このように、ロータ1ごとに異なる360度の走査距離をエンコーダによりカウントし、360度の設定を行い、ロータ1の大きさによって異なる走査距離をラジアンに変換する。
【0036】
ここで、第1の探触子保持器11aは2個の超音波探触子12a、12bを備え、また、第2の探触子保持器11bも2個の超音波探触子12c、12dを備えているが、これらはロータホイール2の表面に当接されている。これらの超音波探触子12a〜12dはロータホイール2の羽根植込み部5に向けて超音波ビームを発射し、たとえば羽根植込み部5にあるクラック6からの反射波を受波する。そして、処理装置7は、超音波探触子12から得られた探傷データをBスコープで表示するデータ処理を行い、表示装置8に探傷データを表示するにあたり、羽根3の群境界L1および羽根境界L2を併せて表示する。ここで、羽根は数個の数個の羽根が連結部材で連結されて一体となっており、羽根群数は、この場合の羽根群数をいう。
【0037】
図5は、表示装置8に表示された探傷データの表示例の説明図である。図5では、1つの超音波探触子12aで得たBスコープによる探傷結果を示している。
【0038】
探傷データに羽根3の群境界L1および羽根境界L2を併せて表示するにあたっては、予め調査された当該段落の羽根群の数、各群内の羽根枚数および零点検出用の反射板28を貼付した羽根が第何群の何番目かに基づいて360度を全羽根枚数で等分し、羽根3の群境界位置および境界位置を算出して表示する。
【0039】
図6は、Bスコープによる探傷データに羽根の群境界位置および境界位置を併せて表示する場合の動作を示すフローチャートである。
【0040】
まず、当該段落の羽根群数および各群の羽根枚数、また零点となる羽根3が第何群の何枚目かを入力する(ステップ111)。次に、全周300度をステップ111で入力した全羽根枚数で割り、羽根1枚あたりの角度を計算する(ステップ112)。さらに、探傷後に表示されたBスコープの探傷データに対し、群境界L1および羽根境界L2をそれそれ色分けして表示させる(ステップ113)。また、群境界L1を示すラインの横には第何群かを示す数字を表示するようにしている。図5では、8群および9群である場合が示されている。
【0041】
このような表示を行うことにより、検出した指示エコーが第何群の何枚目の羽根の位置にあるかを容易に知ることができる。
【0042】
図5の探傷データは、探傷の結果得られたBスコープを示したものであるが、従来の有効ビーム路程範囲の後方にビーム路程範囲を拡げ、ビーム路程範囲を広範囲にすることも可能である。すなわち、従来の検査での評価の対象としていたビーム路程範囲に対し、その範囲を後方に約2倍としてロータの形状から現れる遅れエコーも評価の対象とする。これにより、従来見逃していた指示エコーも確実に検出することが可能になり、精度良く小さな欠陥まで検出できる。
【0043】
次に、図7は超音波探触子12で検出した探傷データに基づき、割れ欠陥の大きさを評価する手順を示すフローチャートである。まず、検出した指示エコーがビーム路程後方に尾引きをもつかどうか確認する(ステップ121)。尾引きをもつ指示エコーが確認されない場合には、錆や孔食によるエコーであると判定する(ステップ122)。
【0044】
一方、ビーム路程後方に尾引きをもつ指示エコーが検出された場合には、
ロータホイールを挟んで向かい合う超音波探触子の双方とも第1フック部を示す帯状エコーの上にピークがあるかどうかを判断する(ステップ123)。
【0045】
帯状エコーの上にピークがない場合には、図8(a)に示すように、羽根植込み部の第1フック部を貫通するには至らない大きさの割れ欠陥であると判定する(ステップ124)。一方、帯状エコーの上にピークがある場合には、図8(b)に示すように、羽根植込み部の第1フック部を貫通する大きさ以上の割れ欠陥があると判定する(ステップ125)。
【0046】
すなわち、ステップ121での確認で、尾引きをもつ指示エコーが確認された場合には、割れ欠陥が存在することを示すので、次に、各超音波探触子のBスコープを参照し、第1フック部を示す帯状の指示模様の上にエコーのピークがあるかを確認することにより、第1フック部を貫通する大きさ以上の割れ欠陥かどうかを判定するようにしている。
【0047】
ロータホイールを挟んだ位置にある超音波探触子の両方に第1フック部を示す帯状の指示模様の上にエコーのピークがある場合には、その指示エコーの示す欠陥は第1フックを貫通するか、またはそれ以上の大きさを持つものと評価する。
【0048】
一方、ロータホイールを挟んだ位置にある超音波探触子のどちらか一方に第1フック部を示す帯状の指示模様の上にエコーのピークがあり、他方は第1フック部を示す帯状の指示模様の上にエコーのピークを持たない場合、その指示エコーの示す欠陥は第1フック貫通には至らないものであると評価する。つまり、ロータホイールを挟んだ位置にある超音波探触子の両方に第1フック部を示す帯状の指示模様の上にエコーのピークがある場合に比べ小さい欠陥である。
【0049】
このように、ロータホイールを挟んで向かい合う超音波探触子で検出された探傷データをBスコープで表示し、指示エコーのピーク位置を検討することにより割れ状欠陥の大きさを評価するので、第1フック部を貫通する大きさがあるか否かを容易に判定できる。
【0050】
次に、超音波探触子12から得られた探傷データをBスコープで表示するにあたり、有効探傷範囲を設定した後、各走査位置における最大値を円形グラフに表示させることも可能である。図9は探傷データを円形グラフ表示する場合の説明図であり、図9(a)はBスコープの通常の表示形態の説明図、図9(b)は円形グラフの表示形態の説明図である。
【0051】
図9(b)には探傷結果を円形表示した結果を示している。探傷の結果得られたBスコープを図9(a)に示すように表示させ、有効ビーム路程範囲(有効探傷範囲)Hを決定し、そのビーム路程内の最大値を円形グラフの半径として表示させる。これにより、当該段落のどの位置に指示エコーが検出されているかが容易に認識することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、探触子保持器に装着された零点検出用センサーにより零点とする羽根を検知することができるので、探傷前に行う360度の設定を正確に行うことができる。また、予め当該段落の羽根枚数を入力することにより、検出した指示エコーが第何群の何枚目の羽根の位置かを知ることができる。さらに、探傷結果を円形表示させることにより、指示エコーの位置が当該段落のどの位置かを容易に認識することができる。
【0053】
また、ロータホイールを挟む位置にある超音波探触子から得られたBスコープを参照して、割れ欠陥を示す指示エコーのピーク位置が第1フック部を示す帯状のエコー上にあるか否かを判定することにより、その割れ欠陥の大きさが第1フックを貫通するか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる超音波探傷装置の説明図。
【図2】図1に示される超音波探傷装置の第1の探触子保持器部分の正面図。
【図3】図1に示される超音波探傷装置の第1の探触子保持器部分の側面図。
【図4】本発明の実施の形態における零点検出用センサーからの検出信号に基づいて探傷対象のロータの大きさによって異なる走査距離をラジアンに変換する際の動作を示すフローチャート。
【図5】本発明の実施の形態における表示装置に表示された探傷データの表示例の説明図。
【図6】本発明の実施の形態における表示装置に表示される探傷データに羽根の群境界位置および境界位置を併せて表示する場合の動作を示すフローチャート。
【図7】本発明の実施の形態における割れ欠陥の大きさを評価する手順を示すフローチャート。
【図8】羽根植込み部の欠陥の説明図であり、(a)は羽根植込み部の第1フック部の貫通するに至らない大きさの割れ欠陥の説明図、(b)は羽根植込み部の第1フック部を貫通する大きさ以上の割れ欠陥の説明図。
【図9】本発明の実施の形態において探傷データを円形グラフ表示する場合の説明図であり、図9(a)はBスコープの通常の表示形態の説明図、図9(b)は円形グラフの表示形態の説明図。
【図10】従来のタービンロータの一例を示す斜視図。
【図11】従来のロータホイールの超音波探傷のために超音波探触子を全周走査によって操作する一例を示すロータの一部切欠斜視図。
【図12】従来の走査方法における超音波ビームの挙動の説明図。
【図13】従来のロータホイールの超音波探傷のために超音波探触子を全周走査によって操作する他の一例を示すロータの一部切欠斜視図。
【図14】従来の別の走査方法における超音波ビームの挙動の説明図。
【符号の説明】
1…ロータ、2…ロータホイール、3…羽根、4…超音波探触子、5…羽根植込み部、6…クラック、7…処理装置、8…表示装置、11…探触子保持器、12…超音波探触子、13…刷毛、14…へら、15…リンク機構、16…支持脚、17…ブリッジ材、18…アーム、19、20…ホルダ、21…凸部、22…ローラ、27…零点検出用センサー、28…反射板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and method for inspecting a defect such as a crack generated in a blade implantation portion of a rotor wheel of a steam turbine.
[0002]
[Prior art]
In a steam turbine, a strong centrifugal force acts as the rotor rotates during turbine operation, causing excessive stress and vibration in the blade implantation part where the blades of the rotor wheel are implanted, and cracks are generated there. Sometimes. For this reason, the blade wheel implantation portion of the rotor wheel is inspected by a nondestructive inspection method, particularly an ultrasonic flaw detection method, in a periodic inspection. In this inspection, the scanning of the ultrasonic probe is performed over the entire circumference of the rotor wheel to which the blades are attached.
[0003]
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a rotor taken out from the turbine casing for inspection. A large number of
[0004]
FIG. 11 is a partially cutaway perspective view of the rotor showing a state in which the ultrasonic probe is operated by scanning the entire circumference for ultrasonic flaw detection of the
[0005]
Further, when a reflected echo is detected, as shown in FIG. 13, in order to carry out a more detailed inspection, the transmitting
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is control of the flaw detection position that becomes a problem when the above-described inspection is automated. That is, when an instruction echo is detected by flaw detection, it is necessary to specify the position thereof, and accurate position control in flaw detection is a problem.
[0007]
In addition, the size and shape of the turbine rotor to be inspected differ from one another, and the number of blades varies from paragraph to paragraph. Therefore, in order to know the flaw detection position accurately, the flaw detection must be taken into account. Must be configurable to indicate position.
[0008]
In the conventional method, the effective beam path is limited to the vicinity of the first hook portion of the
[0009]
In the past, it was difficult to identify whether the detected echo was due to rust, pitting corrosion, or crack defects, and it was difficult to evaluate the size of cracks due to the experience of the inspector. It is a thing. In addition, since the A scope is used for the evaluation of the inspection, and only the peak value of the waveform is the object of the evaluation, the determination depends on the skill of the inspector, and the record remains only in the numerical value, so it is difficult to understand visually.
[0010]
Ultrasonic flaw detection of the
[0011]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and method that can significantly improve the efficiency and accuracy of scanning including incidental operations and can maintain good detection sensitivity.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An ultrasonic flaw detector according to a first aspect of the present invention includes a first flaw detector provided on both side surfaces of a rotor wheel of the rotor so as to face each other with the rotor wheel interposed therebetween and to be movable in the circumferential direction along the outer peripheral portion of the rotor. A second probe holder, an ultrasonic probe that is provided in each of the first and second probe holders to detect a defect generated in a blade implantation portion of the rotor wheel, and Both the first and second probe holders are provided so as to be connected to each other at positions beyond the blades of the rotor wheel, and the first and second probe holders are provided on both sides of the rotor wheel. A link mechanism that operates in conjunction, a sensor for detecting a zero point that is provided in the first or second probe holder, and detects a reflector that is attached to a blade that is desired to be a zero point among the blades of the turbine wheel; Zero inspection A processing device that converts a scanning distance, which varies depending on the size of a rotor to be flaw detected, into radians based on a detection signal from a sensor for detection, and that processes a detection signal from the ultrasonic probe, and is processed by the processing device A display device for displaying the result of the measurement, and the processing device performs the data processing for displaying the flaw detection data obtained from the ultrasonic probe on a B scope, and then the blade of the paragraph examined in advance Based on the number of groups, the number of blades in each group, and the number of blades to which the zero point detecting reflector is attached, 360 degrees is equally divided by the total number of blades, and the group boundary position of the blades and The boundary position of the blade is calculated, and the display device displays the flaw detection data in association with the group boundary position of the blade and the boundary position of the blade .
[0013]
In the ultrasonic flaw detector according to the first aspect of the present invention, the processing device outputs a detection signal from a zero detection sensor provided in the first or second probe holder before performing the ultrasonic flaw detection. Based on this, the scanning distance that varies depending on the size of the rotor to be detected is converted to radians. Then, the detection signals from the ultrasonic probes held in the first and second probe holders are processed, and the results are displayed on the display device. Thereby, the zero point of the flaw detection data can be easily set regardless of the size of the rotor to be flaw detected.
[0015]
The ultrasonic inspection apparatus according to the invention of
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the ultrasonic flaw detector according to the first aspect of the invention, wherein the processing device is based on a peak position of an instruction echo on both of the B scopes of the ultrasonic probe facing each other across the rotor wheel. And evaluating the size of cracked defects.
[0017]
In the ultrasonic flaw detector according to the invention of
[0018]
The ultrasonic flaw detector according to the invention of
[0019]
The ultrasonic inspection apparatus according to the invention of
[0020]
In the ultrasonic flaw detection method according to the invention of claim 4 , the first and second probe holders are arranged on both side surfaces of the rotor wheel of the rotor so as to face each other with the rotor wheel sandwiched therebetween, Two ultrasonic probes are provided in each of the second probe holders, and the first and second probe holders are circumferentially moved along the outer periphery of the rotor by the rotation of the rotor. In the ultrasonic flaw detection method for detecting a defect generated in the blade-implanted portion of the rotor wheel by the ultrasonic probe, a reflector is attached to a blade desired to be a zero point among the blades of the turbine wheel, A sensor for detecting a zero point for detecting a reflecting plate is provided in the first or second probe holder, and the rotor is rotated to detect the reflecting plate for the second time from the first detection by the sensor for detecting the zero point. Reflection Of the running 査 distance calculated to the detection, converting the scanning distance to radians, said after data processing for displaying the inspection data obtained from the ultrasound probe in B-scope, pre investigated the paragraph Based on the number of blade groups, the number of blades in each group, and the number of blades to which the zero point detection reflector is attached, 360 degrees is equally divided by the total number of blades, and the group boundary of the blades position and calculates the boundary position of the vane, and detects correspondence of flaw detection data from the ultrasonic probe on the running 査 distance one rotation of the rotor which is radians converted.
[0021]
In the ultrasonic flaw detection method according to the invention of claim 4 , the rotor is rotated, the reflecting plate is detected by a zero point detecting sensor that moves in the circumferential direction along the outer periphery of the rotor, and the first detection of the reflecting plate is performed. seeking running 査 distance to the detection of the second reflector, and converts the scanning distance in radians, corresponding to flaw detection data from the radians converted ultrasonic probe over running 査 distance for one rotation of the rotor Then detect.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory diagram of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention.
[0023]
In FIG. 1, the ultrasonic flaw detection apparatus includes a
[0024]
Further, a
[0025]
That is, the
[0026]
The first and
[0027]
Furthermore, although illustration is omitted, the
[0028]
The
[0029]
FIG. 2 is a front view of the vicinity of the
[0030]
The two
[0031]
Although not shown, the
[0032]
FIG. 3 is a side view of the first probe holder portion of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. As shown in FIG. 3, a
[0033]
Further, the positions of the
[0034]
When flaw detection is performed on the
[0035]
FIG. 4 is a flowchart showing the operation in that case. First, the zero
[0036]
Here, the
[0037]
FIG. 5 is an explanatory diagram of a display example of flaw detection data displayed on the
[0038]
When the group boundary L1 and the blade boundary L2 of the
[0039]
FIG. 6 is a flowchart showing the operation when displaying the group boundary position and boundary position of the blade together with the flaw detection data by the B scope.
[0040]
First, the number of blade groups in the paragraph, the number of blades in each group, and what number in the first group the number of
[0041]
By performing such display, it is possible to easily know how many blades in which group the detected instruction echo is located.
[0042]
The flaw detection data in FIG. 5 shows the B scope obtained as a result of flaw detection, but it is possible to widen the beam path range by expanding the beam path range behind the conventional effective beam path range. . That is, with respect to the range of the beam path that has been the object of evaluation in the conventional inspection, the delayed echo that appears from the rotor shape is also subject to evaluation with the range being doubled backward. This makes it possible to reliably detect an instruction echo that has been missed in the past, and to detect even a small defect with high accuracy.
[0043]
Next, FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for evaluating the size of a crack defect based on flaw detection data detected by the ultrasonic probe 12. First, it is confirmed whether or not the detected indication echo has a tail behind the beam path (step 121). If no indication echo with tailing is confirmed, it is determined that the echo is due to rust or pitting (step 122).
[0044]
On the other hand, when an instruction echo having a tail is detected behind the beam path,
It is determined whether both of the ultrasonic probes facing each other across the rotor wheel have a peak on the band-like echo indicating the first hook portion (step 123).
[0045]
When there is no peak on the belt-like echo, it is determined that the crack defect has a size that does not reach the first hook portion of the blade implantation portion as shown in FIG. 8A (step 124). ). On the other hand, if there is a peak on the belt-like echo, it is determined that there is a crack defect of a size or larger that penetrates the first hook portion of the blade implantation portion as shown in FIG. 8B (step 125). .
[0046]
That is, in the confirmation in step 121, if an instruction echo having a tail is confirmed, it indicates that a crack defect exists. Next, referring to the B scope of each ultrasonic probe, By checking whether or not there is an echo peak on the band-shaped instruction pattern indicating one hook portion, it is determined whether or not there is a crack defect larger than the size penetrating the first hook portion.
[0047]
When there is an echo peak on the band-shaped indicating pattern indicating the first hook part in both of the ultrasonic probes located between the rotor wheels, the defect indicated by the indicating echo penetrates the first hook. Or have a larger size.
[0048]
On the other hand, there is an echo peak on a band-shaped indicating pattern indicating the first hook portion on either one of the ultrasonic probes located between the rotor wheels, and the other is a band-shaped indicating the first hook portion. If there is no echo peak on the pattern, it is evaluated that the defect indicated by the indication echo does not reach the first hook. In other words, the defect is smaller than when there is an echo peak on the band-shaped indicating pattern indicating the first hook portion in both of the ultrasonic probes at the position where the rotor wheel is sandwiched.
[0049]
In this way, the flaw detection data detected by the ultrasonic probe facing each other across the rotor wheel is displayed on the B scope, and the size of the cracked defect is evaluated by examining the peak position of the indication echo. It can be easily determined whether or not there is a size penetrating the one hook portion.
[0050]
Next, when the flaw detection data obtained from the ultrasonic probe 12 is displayed on the B scope, after setting an effective flaw detection range, the maximum value at each scanning position can be displayed on a circular graph. FIG. 9 is an explanatory diagram when flaw detection data is displayed in a circular graph. FIG. 9A is an explanatory diagram of a normal display form of a B scope, and FIG. 9B is an explanatory diagram of a display form of a circular graph. .
[0051]
FIG. 9B shows the result of circular display of the flaw detection result. The B scope obtained as a result of the flaw detection is displayed as shown in FIG. 9A, the effective beam path range (effective flaw detection range) H is determined, and the maximum value within the beam path is displayed as the radius of the circular graph. . Thereby, it is possible to easily recognize at which position in the paragraph the instruction echo is detected.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the zero point detection sensor mounted on the probe holder can be used to detect the vane as the zero point, so that the setting of 360 degrees performed before the flaw detection is performed accurately. be able to. Further, by inputting the number of blades in the paragraph in advance, it is possible to know the number of blades in the first group of the detected instruction echo. Furthermore, by displaying the flaw detection result in a circle, it is possible to easily recognize which position in the paragraph the position of the instruction echo is.
[0053]
Whether or not the peak position of the indication echo indicating the crack defect is on the belt-like echo indicating the first hook portion with reference to the B scope obtained from the ultrasonic probe at the position where the rotor wheel is sandwiched It can be determined whether or not the size of the crack defect penetrates the first hook.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a first probe holder part of the ultrasonic flaw detector shown in FIG.
FIG. 3 is a side view of a first probe holder portion of the ultrasonic flaw detector shown in FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation when converting a scanning distance, which varies depending on the size of a flaw detection target rotor, into radians based on a detection signal from a zero point detection sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a display example of flaw detection data displayed on the display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an operation when displaying the group boundary position and the boundary position of the blade together with the flaw detection data displayed on the display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for evaluating the size of a crack defect in the embodiment of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams of a defect in a blade implantation part, wherein FIG. 8A is an explanatory diagram of a crack defect having a size that does not lead to penetration of the first hook part of the blade implantation part, and FIG. Explanatory drawing of the crack defect more than the magnitude | size which penetrates a 1st hook part.
FIG. 9 is an explanatory diagram when flaw detection data is displayed in a circular graph in the embodiment of the present invention, FIG. 9 (a) is an explanatory diagram of a normal display form of a B scope, and FIG. 9 (b) is a circular graph; Explanatory drawing of a display form.
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a conventional turbine rotor.
FIG. 11 is a partially cutaway perspective view of a rotor showing an example in which an ultrasonic probe is operated by full circumference scanning for ultrasonic flaw detection of a conventional rotor wheel.
FIG. 12 is an explanatory diagram of the behavior of an ultrasonic beam in a conventional scanning method.
FIG. 13 is a partially cutaway perspective view of a rotor showing another example in which an ultrasonic probe is operated by full circumference scanning for ultrasonic flaw detection of a conventional rotor wheel.
FIG. 14 is an explanatory diagram of the behavior of an ultrasonic beam in another conventional scanning method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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