JP4182589B2 - 溶接部検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉圧力容器等の容器とノズルの溶接部或いはノズル同士の溶接部を非破壊検査し得るようにした溶接部検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉圧力容器等の容器とノズルの溶接部及びノズル同士の溶接部は定期的に超音波探触子により非破壊検査することが行われており、斯かる非破壊検査を行うための従来の溶接部検査装置の一例は図９に示されている。
【０００３】
図９中、ａは原子炉圧力容器、ｂは上蓋を取外した原子炉圧力容器ａの上面フランジ部に載置して支持させるようにした溶接部検査装置であり、溶接部検査装置ｂは、昇降及び水平移動可能なロッドｃの下端に溶接部を検査するための検査装置本体ｄを備えている。
【０００４】
上述の溶接部検査装置ｂにより検査を行う場合には、原子炉圧力容器ａから上蓋を取外すと共に原子炉圧力容器ａ内に格納されている炉内構造物を取出し、次いで溶接部検査装置ｂを原子炉圧力容器ａの上面フランジに載置し支持させる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の溶接部検査装置ｂの場合には、天井クレーンを用いて、炉内構造物を原子炉圧力容器ａから取出す必要があると共に溶接部検査装置ｂを原子炉圧力容器ａの上面フランジに設置する必要があるため、作業が大掛りとなって作業時間が長くなる虞れがある。
【０００６】
本発明は上述の実情に鑑み、原子炉圧力容器等の容器の容器とノズルの溶接部或いはノズル同士の溶接部の非破壊検査時に容器から炉内構造物を取出さなくても容易且つ確実にしかも迅速に検査を行い得るようにし、作業時間を短縮することができるようにした溶接部検査装置を提供することを目的としてなしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶接部検査装置は容器内周壁面に沿い昇降し得ると共に容器にその径方向へ向くよう溶接されたノズル内をノズル長手方向へ向け移動し得るようにした第１の枠体と、
該第１の枠体の溶接部検査装置前進方向後方に第１の枠体との間隔を調整し得るよう間隔調整手段を介し接続されると共に第１の枠体と一体的に前記容器内を昇降し得られしかも前記ノズル内をノズル長手方向へ向け移動し得るようにした第２の枠体と、
該第２の枠体にその周方向へ回動し得るよう支持された第３の枠体とを備え、
該第３の枠体には、第３の枠体からノズル内周側へ向けて突出した支持手段に取付けられて容器とノズルとの溶接部若しくはノズル同士の溶接部を非破壊検査する検査手段を設け、前記第２の枠体には、前記検査手段に接続されたケーブルを支持して第２の枠体の円形部外周に巻掛け得るようにしたケーブル支持手段を設けたものである。
【０００８】
本発明では、第１の枠体に、第１〜第３の枠体が容器内周壁面に沿い下降若しくは上昇する際に第１の枠体に取付けられたスカート内を負圧にすることで容器内周壁面に吸着し得るようスラスタを設けると共に第１の枠体を案内するよう容器内周壁面に対し転動する駆動輪を設けることができる。
【０００９】
本発明では、第１の枠体及び第３の枠体を回転自在に支持した第２の枠体がノズル内を移動する際に第１、第２の枠体を支持してノズル長手方向へ転動する複数の駆動輪を前記第１、第２の枠体に円周方向へ向け所定の間隔で設けることができる。
【００１０】
本発明では、第１、第２の枠体に対応して設けられた駆動輪を、各枠体ごとに少くとも１個ノズル径方向へ位置調整し得るよう構成することができる。
【００１１】
本発明では、間隔調整手段は拡縮自在なリンク機構とすることができる。
【００１２】
本発明では、溶接部の検査手段を非破壊検査とすることができる。
【００１３】
本発明では、第１の枠体には容器内やノズル内を撮影及び目視試験するためのカメラを設けることができる。
【００１４】
本発明においては、簡単な装置で容易且つ確実にしかも迅速に検査を行うことができ、従って作業時間を短縮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１〜図８は本発明の実施の形態の一例を示し、図中、１は原子炉圧力容器２の内周壁面に沿って下降及び上昇し得るようにすると共に原子炉圧力容器２に水平方向へ向けて溶接されたノズル３内を移動し得るようにした溶接部検査装置である。
【００１７】
溶接部検査装置１は、ノズル３の内周に対し同心状に配置し得るようにした環状の枠体４を備えると共に枠体４の外周には円周方向へ向い一定間隔（１２０度間隔）で駆動輪部５が設置されている。
【００１８】
駆動輪部５のうち、枠体４の頂部近傍に設けられた駆動輪部５は、図７に拡大して示すごとく、枠体４の外周に固設されたブラケット６と、ブラケット６に枠体４の径方向へ摺動し得るよう設けたブラケット７と、ブラケット７をブラケット６に対して摺動させるようブラケット６に装備した流体圧シリンダ８と、軸線Ｌ１が枠体４の接線方向へ延在するようブラケット７に回転可能に取付けた軸９と、軸９に嵌合されると共にノズル３の内周壁に対し当接して転動し得るようにした駆動輪１０と、ブラケット７に設置したエンコーダ付きのサーボモータ１１と、サーボモータ１１の出力軸に嵌合、固定されると共に軸９に嵌合、固定したベベルギア１３と噛合するようにしたベベルギア１２を備えており、サーボモータ１１を駆動することにより、ベベルギア１２，１３、軸９を介して駆動輪１０を駆動し得るようになっている。
【００１９】
駆動輪部５のうち、枠体４の径方向斜め下方左右に設けられた駆動輪部５は、基本的には図７に示す駆動輪部５と略同一構成であるが、図７に示すような摺動自在なブラケット７や流体圧シリンダ８は備えておらず、図８に示すように駆動輪１０が嵌合、固定された軸９やエンコーダ付きのサーボモータ１１は、枠体４の外周に固設したブラケット６に装備されている。
【００２０】
而して、図８に示す駆動輪部５における駆動輪１０もノズル３の内周壁に対し当接して転動し得るようになっており、又図８中、図７に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。
【００２１】
枠体４の溶接部検査装置前進方向Ｄ後方側における小径部４ａには、枠体４と同心状に枠体４の最大外径部よりは小径の環状の枠体１４が回転可能に配置されており、枠体１４の外径部軸線方向両側部には、軸線が枠体４の軸線と平行となるよう、円周方向へ一定の間隔で複数の案内車輪１５が装着されている（図６参照）。
【００２２】
枠体４の枠体１４設置部には、枠体１４の軸線方向両側部に位置するよう環状の案内レール１６が固設されており、枠体１４は、案内レール１６の内周側に当接して回動するようにした案内車輪１５を介して枠体４に対し回動自在に支持されている。
【００２３】
軸線が枠体４，１４の軸線と平行に延びるよう、枠体４の外周部近傍に回転自在に枢着した水平軸１７の枠体１４側とは反対側の端部には、ベベルギア１８が外嵌、固定され、水平軸１７の枠体１４側端部にはギア１９が外嵌、固定されている。
【００２４】
又、枠体４には、枠体４の径方向へ向けてエンコーダ付きのサーボモータ２０が配設されており、サーボモータ２０の出力軸に外嵌、固定したベベルギア２１はベベルギア１８に噛合している。
【００２５】
枠体４の枠体１４に面した側に固設したブラケット２３には、水平軸１７と平行な水平軸２２が回転可能に枢着されており、水平軸２２の一端には、ギア１９と噛合するギア２４が外嵌、固定され、水平軸２２の他端には、枠体１４の外周に固設したリングギア２５と噛合するギア２６が外嵌、固定されている（図６参照）。
【００２６】
図３に示すごとく、枠体４には、一端が枠体４の軸心部に位置して径方向へ延在し、枠体４の小径部４ａ外周部を貫通して小径部４ａ径方向に約１／２周巻掛けられ、他端が枠体４の径方向外方へ延在するようにしたケーブルベア２７が屈曲可能に装着されている。
【００２７】
枠体１４の外周には、枠体４よりも更に径方向外方へ突出するブラケット２８が固設されており、ブラケット２８の先端に固着したブラケット２８ａには流体圧シリンダ２９が配設され、流体圧シリンダ２９には枠体４の径方向へ位置調整し得るようにした超音波探触子３０が取付けられている。又、枠体４の小径部４ａに約１／２周巻掛けられると共に枠体４の径方向外方へ延在するようにしたケーブルベア２７の枠体４径方向外方へ延在する部分は、ブラケット２８に沿って延びブラケット２８ａに固定されている。
【００２８】
枠体４における溶接部検査装置前進方向Ｄの後端部側面軸心部には、探傷ケーブル導入孔が設けられ、外部から探傷ケーブル導入孔を通り枠体４内へ導通された探傷ケーブル３１の一部は、ケーブルベア２７内を通り、ケーブルベア２７に支持された状態で枠体４の小径部４ａ外周に巻掛けられ、その端部は超音波探触子３０に接続されている。
【００２９】
枠体４内には、枠体４の軸心部を通り枠体４の径方向へ上下に向けて延在するねじ軸３２が配設されており、ねじ軸３２の上下端部は夫々枠体４に設けた軸受３３に回転可能に枢着されている（図２、５参照）。
【００３０】
ねじ軸３２の長手方向上下部には、上下で逆方向へ螺設された逆ねじ状の雄ねじ３２ａ，３２ｂが刻設され、ねじ軸３２の一端には、枠体４に配置されたエンコーダ付きのサーボモータ３４が接続されている。又雄ねじ３２ａ，３２ｂにはナット３５，３６が螺合されており、サーボモータ３４を駆動してねじ軸３２を回転させることによりナット３５，３６は互に近接或いは離反し得るようになっている。
【００３１】
ナット３５，３６に固設したブラケット３７，３８には、軸線がねじ軸３２の軸線方向と直交する方向へ向くと共に枠体４の径方向へ向くよう設けた水平ピン３９，４０を介して、溶接部検査装置前進方向Ｄ前方へ斜め下方或いは斜め上方へ向けて延在するようにしたリンク４１，４２が枢着されている。
【００３２】
リンク４１，４２は、長手方向中間を水平ピン３９，４０と平行な水平ピン４３により連結されており、リンク４１，４２の溶接部検査装置前進方向先端Ｄには、水平ピン４３等と平行な水平ピン４４，４５を介しリンク４６，４７が枢着されている。而して、リンク４１，４２，４６，４７によりリンク機構が構成されている。
【００３３】
枠体４の溶接部検査装置前進方向Ｄ前方には、枠体４と同一軸線上に配置されるよう、溶接部検査装置１を構成するための環状の枠体４８が配設されており、枠体４８の枠体４に対向した側には軸心部に位置するようブラケット４９が固設されている。
【００３４】
ブラケット４９には、水平ピン４４，４５等と平行な水平ピン５０を介してリンク４６，４７が連結されている。而して、前述のナット３５,３６が互に近接、離反するように動くことにより、リンク４１，４２，４６，４７はパンタグラフ状に伸縮して枠体４８を枠体４から離反する方向へ移動させたり枠体４へ近接する方向へ移動させたりし得るようになっている。
【００３５】
枠体４８の外周には円周方向へ向い一定間隔（１２０度間隔）で駆動輪部５１が設置されている。この場合、ノズル３の軸線方向から見て枠体４の駆動輪部５と枠体４８の駆動輪部５１は、枠体４，４８の円周方向へ位相が６０度ずれている（図１、３参照）。
【００３６】
駆動輪部５１のうち、枠体４８の径方向斜め上方部、左右に設けられた２組の駆動輪部５１は、枠体４の頂部近傍に設けられた図７に示す駆動輪部５と同一構成になっていると共に同一の作用を果すようになっているため、対応する同一部分には同一の符号を付し説明を省略する（図１、３参照）。
【００３７】
駆動輪部５１のうち、枠体４８の下端近傍に設けられた駆動輪部５１は、図８に示す駆動輪部５と同一構成になっていると共に同一の作用を果すようになっているため、対応する同一部分には同一の符号を付し説明を省略する（図１、３参照）。
【００３８】
枠体４８の枠体４とは反対側の面には、截頭円錐環状の高分子ポリエチレン等の柔軟な材質から成るスカート６０が取付けられている。スカート６０の枠体４８に対する取付け部の径は枠体４８の径と略同じであり、スカート６０の枠体４８から離れた側の先端は、枠体４８の径よりも若干大きく形成されている。
【００３９】
枠体４８，４には軸心を基準として左右対称位置に、枠体４８，４の軸線方向へ向けテレスコープ状に３段に伸縮する２組の吸水管５２が設置されており、吸水管５２の溶接部検査装置前進方向Ｄ先端側は枠体４８の前面に開口している。又吸水管５２の溶接部検査装置前進方向Ｄ後端側は枠体４の後面側に開口している。
【００４０】
左右の吸水管５２内には、枠体４８の開口側に位置するよう、インペラを有するスラスタ５３が回転自在に配設され、スラスタ５３は枠体４８に配置した駆動装置５４により駆動されて回転し、枠体４８の前面側開口から吸込んだ水を枠体４の後面側開口から排出し得るようになっている。
【００４１】
枠体４８の溶接部検査装置前進方向Ｄ前面には、枠体４８の軸心よりも若干下方位置で且つ左右対称位置に、軸線が枠体４８の径方向へ向けて水平に延在するよう駆動輪５５が配設され、駆動輪５５は枠体４８に配置したサーボモータ５６により回転駆動し得るようになっている。
【００４２】
枠体４８の駆動輪５５を配置した側においては、枠体４８の軸心部上方にフリーボール形式の補助輪５７が配設されており、溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２内を昇降する際に、枠体４８は、駆動輪５５及び補助輪５７を介して原子炉圧力容器２内周壁面に支持されて昇降し得るようになっている。
【００４３】
駆動輪５５及び補助輪５７の溶接部検査装置前進方向Ｄ先端側は、枠体４８の端部から溶接部検査装置前進方向Ｄ外方へ若干突出しているが、スカート６０の枠体４８から離反した側の端部よりは、枠体４８の端部側に位置している。而して、溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２の内周面に沿い下降する際には、駆動輪５５及び補助輪５７の外径部は原子炉圧力容器２の内周壁面に接触し転動し得るようになっている。
【００４４】
枠体４８内のスカート６０取付け側には、反射部中心が枠体４８の略中心Ｏ（図１参照）に位置するよう反射鏡５８が配置されると共に反射鏡５８で反射して下方へ投射される映像を撮影するための工業用カメラ５９が設けられている。而して、反射鏡５８の反射面は図２に示すように垂線を基準として溶接部検査装置前進方向Ｄに対し後方へ向って下り勾配に４５度に傾斜しており、反射鏡５８及び工業用カメラ５９の中心線は枠体４８の正面から見て枠体４８の中心線Ｌ２と合致した状態となっている（図１参照）。
【００４５】
なお、図中、６１はエンコーダであり、溶接部検査装置１はリンク４２，４１，４７，４６をたたんだ状態では全長約５０ｍｍ、延ばした状態では全長約１５０ｍｍである。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態の作動について説明する。
【００４７】
例えば、原子炉圧力容器２におけるノズル３の溶接部Ｗを検査する場合には、原子炉圧力容器２の上蓋を取外した後、水の入っている原子炉圧力容器２内の炉内構造物と原子炉圧力容器２内周との間に、リンク４１，４２，４６，４７を折りたたんで全長を最小の状態にした溶接部検査装置１を挿入し、原子炉圧力容器２内の水中に没水させる。
【００４８】
溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２内の水中に没したら、駆動装置５４を駆動してスラスタ５３を回動させる。このため、枠体４８前面側の水は開口から吸水管５２内へ流入し、枠体４後面側の開口から原子炉圧力容器２内へ排出され、枠体４８前面側の水圧が下降する。
【００４９】
枠体４８前面側の水圧が下降すると、枠体４８に取付けられたスカート内部が負圧になり溶接部検査装置１は原子炉圧力容器２内周壁面側に吸着し、スカート６０が原子炉圧力容器２内周に密着させられてスカート６０内の空間が閉塞させられると共に駆動輪５５及び補助輪５７が原子炉圧力容器２の内周壁面に当接する（図５参照）。
【００５０】
駆動輪５５及び補助輪５７が原子炉圧力容器２の内周壁面に当接したらスラスタ５３の駆動は継続した状態でサーボモータ５６を駆動する。このため、駆動輪５５が回転して原子炉圧力容器２の内周壁面を転動するため、溶接部検査装置１は原子炉圧力容器２の内周壁面に沿い下降する。この際、探傷ケーブル３１は原子炉圧力容器２の外部に設置したリールから繰出される。
【００５１】
溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２内周壁面を下降してノズル３の接続位置まで下降したら、スラスタ５３の駆動は継続したまま、サーボモータ５６を停止して駆動輪５５の駆動を終了させる。このためスラスタ５３の回転により生じる推力により、溶接部検査装置１は水中を横方向へ移動してノズル３内へ進入する。
【００５２】
溶接部検査装置１がノズル３内へ進入したら、駆動装置５４を停止してスラスタ５３の駆動を終了させ、サーボモータ３４を駆動してねじ軸３２をナット３５，３６が互に近接する方向へ回転させる。このため、リンク４１，４２，４６，４７は伸長して枠体４と４８は離反した状態となる。このように枠体４と４８を離反させるのは、溶接部検査装置１が安定してノズル３内を移動できるようにするためである。
【００５３】
又、枠体４においては、頂部に設けた駆動輪部５の流体圧シリンダ８を作動させてブラケット７を枠体４の径方向外方へ移動させ、駆動輪１０をノズル３の内周面に当接させる。このため、他の駆動輪部５の駆動輪１０との協働作用により、枠体４はノズル３の内周面に走行可能且つ確実に支持される。
【００５４】
枠体４８においては、その径方向斜め上方左右両側に設けた駆動輪部５１の流体圧シリンダ８を作動させてブラケット７を枠体４８の径方向外方へ移動させ、駆動輪１０をノズル３の内周面に当接させる。このため、枠体４８下端に設けた駆動輪部５１の駆動輪１０との協働作用により、枠体４８はノズル３の内周面に走行可能且つ確実に支持される。
【００５５】
枠体４，４８がノズル３の内周面に走行可能且つ確実に支持されたら、サーボモータ１１を駆動する。このため、ベベルギア１２，１３、軸９を介して駆動輪１０が回転し、ノズル３の内周面をノズル３の軸線方向へ転動する。又駆動輪１０がノズル３の内周面を転動すれば、溶接部検査装置１はノズル３内を溶接部検査装置前進方向Ｄへ移動する。
【００５６】
溶接部検査装置１の原子炉圧力容器２内周壁面に対する下降及びノズル３内の前進移動に際しては、下降量はエンコーダ６１により、前進量はサーボモータ１１の付帯機器であるエンコーダにより確認されると共に、反射鏡５８で反射した映像が工業用カメラ５９により撮影され、操作室等に設置してあるモニタテレビ等に写し出される。このため、溶接部検査装置１が所定の位置に到達しているか否かを容易に確認することができる。
【００５７】
溶接部検査装置１がノズル３内を前進走行して超音波探触子３０が検査すべき溶接部Ｗに到達したら、サーボモータ１１を停止させて溶接部検査装置１をノズル３内で停止させ、次に流体圧シリンダ２９を作動させて超音波探触子３０をノズル３内周面に向けて前進させ、そのノズル３内周面に対向する面をノズル３内周面に当接させる。
【００５８】
超音波探触子３０が検査すべき溶接部Ｗに当接したら、超音波探触子３０から溶接部Ｗに向けて超音波を発信すると共にサーボモータ２０を駆動する。このため、ベベルギア２１,１８、水平軸１７、ギア１９,２４、水平軸２２、ギア２６を介して動力がリングギア２５に伝えられ、枠体１４は案内車輪１５を介して案内レール１６に沿いノズル３の円周方向へ回動する。従って、超音波探触子３０もノズル３の円周方向へ回動し、ノズル３円周方向各部において溶接部Ｗの超音波探傷検査が行われる。溶接部Ｗのどの部分が検査されているかは、エンコーダにより検出される。
【００５９】
ケーブルベア２７が図３の右半分に示すように枠体４の小径部４ａに巻掛けられている場合には、枠体１４の回動方向は図３において反時計方向となる。又枠体１４が１周した後の枠体１４の回転方向は図３において時計方向となる。
【００６０】
本発明の実施の形態においては、溶接部Ｗの超音波探傷等による非破壊検査時に原子炉圧力容器２から炉内構造物を取出さなくても容易に且つ迅速に検査を行うことができ、従って作業時間を短縮することができる。
【００６１】
尚、本発明の実施の形態においては、溶接部検査装置を原子炉容器のノズルに適用する場合について説明したが、容器とノズルとの溶接部に対しても適用することもできること、原子炉圧力容器以外の容器に対しても適用できること、非破壊検査なら超音波探傷検査に限らず、渦流探傷装置を用いた渦流探傷検査等にも適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の溶接部検査装置によれば、簡単な装置で容易且つ確実にしかも迅速に検査を行うことができ、従って作業時間を短縮することができ、更に燃料交換等の他の作業と同時進行を図ることで、定期検査全体の時間短縮と作業員の被ばくを低減することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接部検査装置の実施の形態の一例を示し、図２のＩ−Ｉ方向から見た正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】図４のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】上下部を装置の中心で見ると共に中間部を吸水管の部分で切断した図３のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。
【図５】上部から下部に至るまでを装置の中心で切断した図３のＶ−Ｖ方向矢視図である。
【図６】図４のＶＩ部拡大図である。
【図７】ノズル内で枠体を走行させるための駆動輪部のうち、駆動輪の枠体径方向位置を調整し得るようにした駆動輪部の拡大図である。
【図８】ノズル内で枠体を走行させるための駆動輪部のうち、駆動輪の枠体径方向位置を調整しないようにした駆動輪部の拡大図である。
【図９】従来の溶接部検査装置の一例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 溶接部検査装置
２ 原子炉圧力容器（容器）
３ ノズル
４ 枠体（第２の枠体）
１０ 駆動輪
１４ 枠体（第３の枠体）
２７ ケーブルベア（ケーブル支持手段）
２８ ブラケット（支持手段）
２８ａ ブラケット（支持手段）
３０ 超音波探触子（検査手段）
３１ 探傷ケーブル（ケーブル）
４１ リンク（間隔調整手段）
４２ リンク（間隔調整手段）
４６ リンク（間隔調整手段）
４７ リンク（間隔調整手段）
４８ 枠体（第１の枠体）
５３ スラスタ
５５ 駆動輪
５９ 工業用カメラ（カメラ）
Ｄ 溶接部検査装置前進方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉圧力容器等の容器とノズルの溶接部或いはノズル同士の溶接部を非破壊検査し得るようにした溶接部検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉圧力容器等の容器とノズルの溶接部及びノズル同士の溶接部は定期的に超音波探触子により非破壊検査することが行われており、斯かる非破壊検査を行うための従来の溶接部検査装置の一例は図９に示されている。
【０００３】
図９中、ａは原子炉圧力容器、ｂは上蓋を取外した原子炉圧力容器ａの上面フランジ部に載置して支持させるようにした溶接部検査装置であり、溶接部検査装置ｂは、昇降及び水平移動可能なロッドｃの下端に溶接部を検査するための検査装置本体ｄを備えている。
【０００４】
上述の溶接部検査装置ｂにより検査を行う場合には、原子炉圧力容器ａから上蓋を取外すと共に原子炉圧力容器ａ内に格納されている炉内構造物を取出し、次いで溶接部検査装置ｂを原子炉圧力容器ａの上面フランジに載置し支持させる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の溶接部検査装置ｂの場合には、天井クレーンを用いて、炉内構造物を原子炉圧力容器ａから取出す必要があると共に溶接部検査装置ｂを原子炉圧力容器ａの上面フランジに設置する必要があるため、作業が大掛りとなって作業時間が長くなる虞れがある。
【０００６】
本発明は上述の実情に鑑み、原子炉圧力容器等の容器の容器とノズルの溶接部或いはノズル同士の溶接部の非破壊検査時に容器から炉内構造物を取出さなくても容易且つ確実にしかも迅速に検査を行い得るようにし、作業時間を短縮することができるようにした溶接部検査装置を提供することを目的としてなしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶接部検査装置は容器内周壁面に沿い昇降し得ると共に容器にその径方向へ向くよう溶接されたノズル内をノズル長手方向へ向け移動し得るようにした第１の枠体と、
該第１の枠体の溶接部検査装置前進方向後方に第１の枠体との間隔を調整し得るよう間隔調整手段を介し接続されると共に第１の枠体と一体的に前記容器内を昇降し得られしかも前記ノズル内をノズル長手方向へ向け移動し得るようにした第２の枠体と、
該第２の枠体にその周方向へ回動し得るよう支持された第３の枠体とを備え、
該第３の枠体には、第３の枠体からノズル内周側へ向けて突出した支持手段に取付けられて容器とノズルとの溶接部若しくはノズル同士の溶接部を非破壊検査する検査手段を設け、前記第２の枠体には、前記検査手段に接続されたケーブルを支持して第２の枠体の円形部外周に巻掛け得るようにしたケーブル支持手段を設けたものである。
【０００８】
本発明では、第１の枠体に、第１〜第３の枠体が容器内周壁面に沿い下降若しくは上昇する際に第１の枠体に取付けられたスカート内を負圧にすることで容器内周壁面に吸着し得るようスラスタを設けると共に第１の枠体を案内するよう容器内周壁面に対し転動する駆動輪を設けることができる。
【０００９】
本発明では、第１の枠体及び第３の枠体を回転自在に支持した第２の枠体がノズル内を移動する際に第１、第２の枠体を支持してノズル長手方向へ転動する複数の駆動輪を前記第１、第２の枠体に円周方向へ向け所定の間隔で設けることができる。
【００１０】
本発明では、第１、第２の枠体に対応して設けられた駆動輪を、各枠体ごとに少くとも１個ノズル径方向へ位置調整し得るよう構成することができる。
【００１１】
本発明では、間隔調整手段は拡縮自在なリンク機構とすることができる。
【００１２】
本発明では、溶接部の検査手段を非破壊検査とすることができる。
【００１３】
本発明では、第１の枠体には容器内やノズル内を撮影及び目視試験するためのカメラを設けることができる。
【００１４】
本発明においては、簡単な装置で容易且つ確実にしかも迅速に検査を行うことができ、従って作業時間を短縮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１〜図８は本発明の実施の形態の一例を示し、図中、１は原子炉圧力容器２の内周壁面に沿って下降及び上昇し得るようにすると共に原子炉圧力容器２に水平方向へ向けて溶接されたノズル３内を移動し得るようにした溶接部検査装置である。
【００１７】
溶接部検査装置１は、ノズル３の内周に対し同心状に配置し得るようにした環状の枠体４を備えると共に枠体４の外周には円周方向へ向い一定間隔（１２０度間隔）で駆動輪部５が設置されている。
【００１８】
駆動輪部５のうち、枠体４の頂部近傍に設けられた駆動輪部５は、図７に拡大して示すごとく、枠体４の外周に固設されたブラケット６と、ブラケット６に枠体４の径方向へ摺動し得るよう設けたブラケット７と、ブラケット７をブラケット６に対して摺動させるようブラケット６に装備した流体圧シリンダ８と、軸線Ｌ１が枠体４の接線方向へ延在するようブラケット７に回転可能に取付けた軸９と、軸９に嵌合されると共にノズル３の内周壁に対し当接して転動し得るようにした駆動輪１０と、ブラケット７に設置したエンコーダ付きのサーボモータ１１と、サーボモータ１１の出力軸に嵌合、固定されると共に軸９に嵌合、固定したベベルギア１３と噛合するようにしたベベルギア１２を備えており、サーボモータ１１を駆動することにより、ベベルギア１２，１３、軸９を介して駆動輪１０を駆動し得るようになっている。
【００１９】
駆動輪部５のうち、枠体４の径方向斜め下方左右に設けられた駆動輪部５は、基本的には図７に示す駆動輪部５と略同一構成であるが、図７に示すような摺動自在なブラケット７や流体圧シリンダ８は備えておらず、図８に示すように駆動輪１０が嵌合、固定された軸９やエンコーダ付きのサーボモータ１１は、枠体４の外周に固設したブラケット６に装備されている。
【００２０】
而して、図８に示す駆動輪部５における駆動輪１０もノズル３の内周壁に対し当接して転動し得るようになっており、又図８中、図７に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。
【００２１】
枠体４の溶接部検査装置前進方向Ｄ後方側における小径部４ａには、枠体４と同心状に枠体４の最大外径部よりは小径の環状の枠体１４が回転可能に配置されており、枠体１４の外径部軸線方向両側部には、軸線が枠体４の軸線と平行となるよう、円周方向へ一定の間隔で複数の案内車輪１５が装着されている（図６参照）。
【００２２】
枠体４の枠体１４設置部には、枠体１４の軸線方向両側部に位置するよう環状の案内レール１６が固設されており、枠体１４は、案内レール１６の内周側に当接して回動するようにした案内車輪１５を介して枠体４に対し回動自在に支持されている。
【００２３】
軸線が枠体４，１４の軸線と平行に延びるよう、枠体４の外周部近傍に回転自在に枢着した水平軸１７の枠体１４側とは反対側の端部には、ベベルギア１８が外嵌、固定され、水平軸１７の枠体１４側端部にはギア１９が外嵌、固定されている。
【００２４】
又、枠体４には、枠体４の径方向へ向けてエンコーダ付きのサーボモータ２０が配設されており、サーボモータ２０の出力軸に外嵌、固定したベベルギア２１はベベルギア１８に噛合している。
【００２５】
枠体４の枠体１４に面した側に固設したブラケット２３には、水平軸１７と平行な水平軸２２が回転可能に枢着されており、水平軸２２の一端には、ギア１９と噛合するギア２４が外嵌、固定され、水平軸２２の他端には、枠体１４の外周に固設したリングギア２５と噛合するギア２６が外嵌、固定されている（図６参照）。
【００２６】
図３に示すごとく、枠体４には、一端が枠体４の軸心部に位置して径方向へ延在し、枠体４の小径部４ａ外周部を貫通して小径部４ａ径方向に約１／２周巻掛けられ、他端が枠体４の径方向外方へ延在するようにしたケーブルベア２７が屈曲可能に装着されている。
【００２７】
枠体１４の外周には、枠体４よりも更に径方向外方へ突出するブラケット２８が固設されており、ブラケット２８の先端に固着したブラケット２８ａには流体圧シリンダ２９が配設され、流体圧シリンダ２９には枠体４の径方向へ位置調整し得るようにした超音波探触子３０が取付けられている。又、枠体４の小径部４ａに約１／２周巻掛けられると共に枠体４の径方向外方へ延在するようにしたケーブルベア２７の枠体４径方向外方へ延在する部分は、ブラケット２８に沿って延びブラケット２８ａに固定されている。
【００２８】
枠体４における溶接部検査装置前進方向Ｄの後端部側面軸心部には、探傷ケーブル導入孔が設けられ、外部から探傷ケーブル導入孔を通り枠体４内へ導通された探傷ケーブル３１の一部は、ケーブルベア２７内を通り、ケーブルベア２７に支持された状態で枠体４の小径部４ａ外周に巻掛けられ、その端部は超音波探触子３０に接続されている。
【００２９】
枠体４内には、枠体４の軸心部を通り枠体４の径方向へ上下に向けて延在するねじ軸３２が配設されており、ねじ軸３２の上下端部は夫々枠体４に設けた軸受３３に回転可能に枢着されている（図２、５参照）。
【００３０】
ねじ軸３２の長手方向上下部には、上下で逆方向へ螺設された逆ねじ状の雄ねじ３２ａ，３２ｂが刻設され、ねじ軸３２の一端には、枠体４に配置されたエンコーダ付きのサーボモータ３４が接続されている。又雄ねじ３２ａ，３２ｂにはナット３５，３６が螺合されており、サーボモータ３４を駆動してねじ軸３２を回転させることによりナット３５，３６は互に近接或いは離反し得るようになっている。
【００３１】
ナット３５，３６に固設したブラケット３７，３８には、軸線がねじ軸３２の軸線方向と直交する方向へ向くと共に枠体４の径方向へ向くよう設けた水平ピン３９，４０を介して、溶接部検査装置前進方向Ｄ前方へ斜め下方或いは斜め上方へ向けて延在するようにしたリンク４１，４２が枢着されている。
【００３２】
リンク４１，４２は、長手方向中間を水平ピン３９，４０と平行な水平ピン４３により連結されており、リンク４１，４２の溶接部検査装置前進方向先端Ｄには、水平ピン４３等と平行な水平ピン４４，４５を介しリンク４６，４７が枢着されている。而して、リンク４１，４２，４６，４７によりリンク機構が構成されている。
【００３３】
枠体４の溶接部検査装置前進方向Ｄ前方には、枠体４と同一軸線上に配置されるよう、溶接部検査装置１を構成するための環状の枠体４８が配設されており、枠体４８の枠体４に対向した側には軸心部に位置するようブラケット４９が固設されている。
【００３４】
ブラケット４９には、水平ピン４４，４５等と平行な水平ピン５０を介してリンク４６，４７が連結されている。而して、前述のナット３５,３６が互に近接、離反するように動くことにより、リンク４１，４２，４６，４７はパンタグラフ状に伸縮して枠体４８を枠体４から離反する方向へ移動させたり枠体４へ近接する方向へ移動させたりし得るようになっている。
【００３５】
枠体４８の外周には円周方向へ向い一定間隔（１２０度間隔）で駆動輪部５１が設置されている。この場合、ノズル３の軸線方向から見て枠体４の駆動輪部５と枠体４８の駆動輪部５１は、枠体４，４８の円周方向へ位相が６０度ずれている（図１、３参照）。
【００３６】
駆動輪部５１のうち、枠体４８の径方向斜め上方部、左右に設けられた２組の駆動輪部５１は、枠体４の頂部近傍に設けられた図７に示す駆動輪部５と同一構成になっていると共に同一の作用を果すようになっているため、対応する同一部分には同一の符号を付し説明を省略する（図１、３参照）。
【００３７】
駆動輪部５１のうち、枠体４８の下端近傍に設けられた駆動輪部５１は、図８に示す駆動輪部５と同一構成になっていると共に同一の作用を果すようになっているため、対応する同一部分には同一の符号を付し説明を省略する（図１、３参照）。
【００３８】
枠体４８の枠体４とは反対側の面には、截頭円錐環状の高分子ポリエチレン等の柔軟な材質から成るスカート６０が取付けられている。スカート６０の枠体４８に対する取付け部の径は枠体４８の径と略同じであり、スカート６０の枠体４８から離れた側の先端は、枠体４８の径よりも若干大きく形成されている。
【００３９】
枠体４８，４には軸心を基準として左右対称位置に、枠体４８，４の軸線方向へ向けテレスコープ状に３段に伸縮する２組の吸水管５２が設置されており、吸水管５２の溶接部検査装置前進方向Ｄ先端側は枠体４８の前面に開口している。又吸水管５２の溶接部検査装置前進方向Ｄ後端側は枠体４の後面側に開口している。
【００４０】
左右の吸水管５２内には、枠体４８の開口側に位置するよう、インペラを有するスラスタ５３が回転自在に配設され、スラスタ５３は枠体４８に配置した駆動装置５４により駆動されて回転し、枠体４８の前面側開口から吸込んだ水を枠体４の後面側開口から排出し得るようになっている。
【００４１】
枠体４８の溶接部検査装置前進方向Ｄ前面には、枠体４８の軸心よりも若干下方位置で且つ左右対称位置に、軸線が枠体４８の径方向へ向けて水平に延在するよう駆動輪５５が配設され、駆動輪５５は枠体４８に配置したサーボモータ５６により回転駆動し得るようになっている。
【００４２】
枠体４８の駆動輪５５を配置した側においては、枠体４８の軸心部上方にフリーボール形式の補助輪５７が配設されており、溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２内を昇降する際に、枠体４８は、駆動輪５５及び補助輪５７を介して原子炉圧力容器２内周壁面に支持されて昇降し得るようになっている。
【００４３】
駆動輪５５及び補助輪５７の溶接部検査装置前進方向Ｄ先端側は、枠体４８の端部から溶接部検査装置前進方向Ｄ外方へ若干突出しているが、スカート６０の枠体４８から離反した側の端部よりは、枠体４８の端部側に位置している。而して、溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２の内周面に沿い下降する際には、駆動輪５５及び補助輪５７の外径部は原子炉圧力容器２の内周壁面に接触し転動し得るようになっている。
【００４４】
枠体４８内のスカート６０取付け側には、反射部中心が枠体４８の略中心Ｏ（図１参照）に位置するよう反射鏡５８が配置されると共に反射鏡５８で反射して下方へ投射される映像を撮影するための工業用カメラ５９が設けられている。而して、反射鏡５８の反射面は図２に示すように垂線を基準として溶接部検査装置前進方向Ｄに対し後方へ向って下り勾配に４５度に傾斜しており、反射鏡５８及び工業用カメラ５９の中心線は枠体４８の正面から見て枠体４８の中心線Ｌ２と合致した状態となっている（図１参照）。
【００４５】
なお、図中、６１はエンコーダであり、溶接部検査装置１はリンク４２，４１，４７，４６をたたんだ状態では全長約５０ｍｍ、延ばした状態では全長約１５０ｍｍである。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態の作動について説明する。
【００４７】
例えば、原子炉圧力容器２におけるノズル３の溶接部Ｗを検査する場合には、原子炉圧力容器２の上蓋を取外した後、水の入っている原子炉圧力容器２内の炉内構造物と原子炉圧力容器２内周との間に、リンク４１，４２，４６，４７を折りたたんで全長を最小の状態にした溶接部検査装置１を挿入し、原子炉圧力容器２内の水中に没水させる。
【００４８】
溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２内の水中に没したら、駆動装置５４を駆動してスラスタ５３を回動させる。このため、枠体４８前面側の水は開口から吸水管５２内へ流入し、枠体４後面側の開口から原子炉圧力容器２内へ排出され、枠体４８前面側の水圧が下降する。
【００４９】
枠体４８前面側の水圧が下降すると、枠体４８に取付けられたスカート内部が負圧になり溶接部検査装置１は原子炉圧力容器２内周壁面側に吸着し、スカート６０が原子炉圧力容器２内周に密着させられてスカート６０内の空間が閉塞させられると共に駆動輪５５及び補助輪５７が原子炉圧力容器２の内周壁面に当接する（図５参照）。
【００５０】
駆動輪５５及び補助輪５７が原子炉圧力容器２の内周壁面に当接したらスラスタ５３の駆動は継続した状態でサーボモータ５６を駆動する。このため、駆動輪５５が回転して原子炉圧力容器２の内周壁面を転動するため、溶接部検査装置１は原子炉圧力容器２の内周壁面に沿い下降する。この際、探傷ケーブル３１は原子炉圧力容器２の外部に設置したリールから繰出される。
【００５１】
溶接部検査装置１が原子炉圧力容器２内周壁面を下降してノズル３の接続位置まで下降したら、スラスタ５３の駆動は継続したまま、サーボモータ５６を停止して駆動輪５５の駆動を終了させる。このためスラスタ５３の回転により生じる推力により、溶接部検査装置１は水中を横方向へ移動してノズル３内へ進入する。
【００５２】
溶接部検査装置１がノズル３内へ進入したら、駆動装置５４を停止してスラスタ５３の駆動を終了させ、サーボモータ３４を駆動してねじ軸３２をナット３５，３６が互に近接する方向へ回転させる。このため、リンク４１，４２，４６，４７は伸長して枠体４と４８は離反した状態となる。このように枠体４と４８を離反させるのは、溶接部検査装置１が安定してノズル３内を移動できるようにするためである。
【００５３】
又、枠体４においては、頂部に設けた駆動輪部５の流体圧シリンダ８を作動させてブラケット７を枠体４の径方向外方へ移動させ、駆動輪１０をノズル３の内周面に当接させる。このため、他の駆動輪部５の駆動輪１０との協働作用により、枠体４はノズル３の内周面に走行可能且つ確実に支持される。
【００５４】
枠体４８においては、その径方向斜め上方左右両側に設けた駆動輪部５１の流体圧シリンダ８を作動させてブラケット７を枠体４８の径方向外方へ移動させ、駆動輪１０をノズル３の内周面に当接させる。このため、枠体４８下端に設けた駆動輪部５１の駆動輪１０との協働作用により、枠体４８はノズル３の内周面に走行可能且つ確実に支持される。
【００５５】
枠体４，４８がノズル３の内周面に走行可能且つ確実に支持されたら、サーボモータ１１を駆動する。このため、ベベルギア１２，１３、軸９を介して駆動輪１０が回転し、ノズル３の内周面をノズル３の軸線方向へ転動する。又駆動輪１０がノズル３の内周面を転動すれば、溶接部検査装置１はノズル３内を溶接部検査装置前進方向Ｄへ移動する。
【００５６】
溶接部検査装置１の原子炉圧力容器２内周壁面に対する下降及びノズル３内の前進移動に際しては、下降量はエンコーダ６１により、前進量はサーボモータ１１の付帯機器であるエンコーダにより確認されると共に、反射鏡５８で反射した映像が工業用カメラ５９により撮影され、操作室等に設置してあるモニタテレビ等に写し出される。このため、溶接部検査装置１が所定の位置に到達しているか否かを容易に確認することができる。
【００５７】
溶接部検査装置１がノズル３内を前進走行して超音波探触子３０が検査すべき溶接部Ｗに到達したら、サーボモータ１１を停止させて溶接部検査装置１をノズル３内で停止させ、次に流体圧シリンダ２９を作動させて超音波探触子３０をノズル３内周面に向けて前進させ、そのノズル３内周面に対向する面をノズル３内周面に当接させる。
【００５８】
超音波探触子３０が検査すべき溶接部Ｗに当接したら、超音波探触子３０から溶接部Ｗに向けて超音波を発信すると共にサーボモータ２０を駆動する。このため、ベベルギア２１,１８、水平軸１７、ギア１９,２４、水平軸２２、ギア２６を介して動力がリングギア２５に伝えられ、枠体１４は案内車輪１５を介して案内レール１６に沿いノズル３の円周方向へ回動する。従って、超音波探触子３０もノズル３の円周方向へ回動し、ノズル３円周方向各部において溶接部Ｗの超音波探傷検査が行われる。溶接部Ｗのどの部分が検査されているかは、エンコーダにより検出される。
【００５９】
ケーブルベア２７が図３の右半分に示すように枠体４の小径部４ａに巻掛けられている場合には、枠体１４の回動方向は図３において反時計方向となる。又枠体１４が１周した後の枠体１４の回転方向は図３において時計方向となる。
【００６０】
本発明の実施の形態においては、溶接部Ｗの超音波探傷等による非破壊検査時に原子炉圧力容器２から炉内構造物を取出さなくても容易に且つ迅速に検査を行うことができ、従って作業時間を短縮することができる。
【００６１】
尚、本発明の実施の形態においては、溶接部検査装置を原子炉容器のノズルに適用する場合について説明したが、容器とノズルとの溶接部に対しても適用することもできること、原子炉圧力容器以外の容器に対しても適用できること、非破壊検査なら超音波探傷検査に限らず、渦流探傷装置を用いた渦流探傷検査等にも適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の溶接部検査装置によれば、簡単な装置で容易且つ確実にしかも迅速に検査を行うことができ、従って作業時間を短縮することができ、更に燃料交換等の他の作業と同時進行を図ることで、定期検査全体の時間短縮と作業員の被ばくを低減することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接部検査装置の実施の形態の一例を示し、図２のＩ−Ｉ方向から見た正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】図４のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】上下部を装置の中心で見ると共に中間部を吸水管の部分で切断した図３のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。
【図５】上部から下部に至るまでを装置の中心で切断した図３のＶ−Ｖ方向矢視図である。
【図６】図４のＶＩ部拡大図である。
【図７】ノズル内で枠体を走行させるための駆動輪部のうち、駆動輪の枠体径方向位置を調整し得るようにした駆動輪部の拡大図である。
【図８】ノズル内で枠体を走行させるための駆動輪部のうち、駆動輪の枠体径方向位置を調整しないようにした駆動輪部の拡大図である。
【図９】従来の溶接部検査装置の一例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 溶接部検査装置
２ 原子炉圧力容器（容器）
３ ノズル
４ 枠体（第２の枠体）
１０ 駆動輪
１４ 枠体（第３の枠体）
２７ ケーブルベア（ケーブル支持手段）
２８ ブラケット（支持手段）
２８ａ ブラケット（支持手段）
３０ 超音波探触子（検査手段）
３１ 探傷ケーブル（ケーブル）
４１ リンク（間隔調整手段）
４２ リンク（間隔調整手段）
４６ リンク（間隔調整手段）
４７ リンク（間隔調整手段）
４８ 枠体（第１の枠体）
５３ スラスタ
５５ 駆動輪
５９ 工業用カメラ（カメラ）
Ｄ 溶接部検査装置前進方向
Claims (6)
- 容器内周壁面に沿い昇降し得ると共に容器にその径方向へ向くよう溶接されたノズル内をノズル長手方向へ向け移動し得るようにした第１の枠体と、
該第１の枠体の溶接部検査装置前進方向後方に第１の枠体との間隔を調整し得るよう間隔調整手段を介し接続されると共に第１の枠体と一体的に前記容器内を昇降し得られしかも前記ノズル内をノズル長手方向へ向け移動し得るようにした第２の枠体と、
該第２の枠体にその周方向へ回動し得るよう支持された第３の枠体とを備え、
該第３の枠体には、第３の枠体からノズル内周側へ向けて突出した支持手段に取付けられて容器とノズルとの溶接部若しくはノズル同士の溶接部を非破壊検査する検査手段を設け、前記第２の枠体には、前記検査手段に接続されたケーブルを支持して第２の枠体の円形部外周に巻掛け得るようにしたケーブル支持手段を設けたことを特徴とする溶接部検査装置。 - 第１の枠体に、第１〜第３の枠体が容器内周壁面に沿い下降若しくは上昇する際に第１の枠体に取付けられたスカート内を負圧にすることで容器内周壁面に吸着し得るようスラスタを設けると共に第１の枠体を案内するよう容器内周壁面に対し転動する駆動輪を設けた請求項１に記載の溶接部検査装置。
- 第１の枠体及び第３の枠体を回転自在に支持した第２の枠体がノズル内を移動する際に第１、第２の枠体を支持してノズル長手方向へ転動する複数の駆動輪を前記第１、第２の枠体に円周方向へ向け所定の間隔で設けた請求項１又は２に記載の溶接部検査装置。
- 第１、第２の枠体に対応して設けられた駆動輪を、各枠体ごとに少くとも１個ノズル径方向へ位置調整し得るよう構成した請求項１、２又は３に記載の溶接部検査装置。
- 間隔調整手段は拡縮自在なリンク機構である請求項１、２、３又は４に記載の溶接部検査装置。
- 第１の枠体には容器内やノズル内を撮影及び目視試験するためのカメラを設けた請求項１、２、３、４又は５に記載の溶接部検査装置。
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| WO2022077124A1 (en) * | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Magna International Inc. | Testing of weld joints |
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