JP4324493B2

JP4324493B2 - 狭隘部での探傷を行う検査装置

Info

Publication number: JP4324493B2
Application number: JP2004047983A
Authority: JP
Inventors: 靖宏馬渕; 泰一郎山田; 典佐々木; 宏和長岡
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2024-02-24
Also published as: JP2005241285A

Description

本発明は、検査ヘッドを狭隘部に遠隔にて挿入して検査を行う検査装置に係り、特に二重円筒構造の内側円筒部と外側円筒部の間隙部に検査ヘッドを挿入して探傷を行えるようにした検査装置に関する。

改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）は従来の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の外部に設置している再循環系ポンプをインターナルポンプ（ＲＩＰ）として原子炉内部に設置することにより、再循環系の配管を削除して信頼性向上、検査時の被ばく低減を図っているものである。インターナルポンプは下鏡板８６の外周部に複数取付けられている。

図１１は従来技術におけるインターナルポンプと下鏡板の取付け部の構造を示す断面図である。図１１において、下鏡板８６の外周にＲＩＰノズル９２が取付けられ、また、不図示のインターナルポンプの外部にはＲＩＰケーシング８８が形成されている。ＲＩＰノズル９２は、外部円筒１０５に上部が内部円筒１０６で構成された二重管構造となっており、その内部円筒１０６の下端部にＲＩＰケーシング８８が取付けられている。外部円筒１０５と内部円筒１０６には二重管間隙部９０が存在する。

ＲＩＰノズル９２とＲＩＰケーシング８８の取付けは溶接にて行われているため、ＲＩＰ溶接部８９の検査を行う場合、検査ヘッドをスカート開口部９３より進入させて、二重管間隙部９０を通過してＲＩＰ溶接部８９にアクセスして検査を行う必要がある。また、ＲＩＰケーシング８８は地震時等に発生する水平方向の振れを抑制するため、振れ止め部９４をＲＩＰノズル９２の外側円筒部１０５の内面に接触するように設けている。

上述したような二重管間隙部における溶接部を点検する装置としては、特許文献１に示されるような検査装置が提案されている。この検査装置は昇降しない旋回リング内に検査ヘッドの昇降部を設け、この昇降部の駆動によって検査ヘッドを溶接部まで上昇させてアクセスし、旋回リングより上部に水を充填させて検査ヘッドを走査し溶接部を検査するものである。
特開２０００−３０４８８７

しかしながら、特許文献１に示すような従来技術において、図１１を参照して課題を説明すると、ＲＩＰ溶接部８９を検査する場合、検査ヘッドをスカート開口部９３より進入させて、二重管間隙部９０を通過してＲＩＰ溶接部８９にアクセスして検査を行う必要があるため、狭隘な二重管間隙部９０に入り込む部分の機構部をコンパクト化しなければならず、その場合に強度や検査ヘッドの位置決めに求められる剛性が低下するという課題がある。

また、二重管の外側円筒部１０５と内側円筒部１０６の中心位置に取付け誤差がある場合、検査装置がスムーズにＲＩＰ溶接部８９までアクセスして検査が行い難いという課題がある。さらに、旋回リングより上部に水を充填させて検査ヘッドを走査する場合、スカート開口部９３や旋回リングの下部へ水が出ないように密閉構造を用いる必要がある。

本発明の目的は、外側円筒と内側円筒で形成される狭隘な二重管間隙部において、円滑に検査ヘッドを検査部位までアクセスさせ、検査ヘッドを検査部位に押し当てて接触媒質（例、水）を供給充填して検査を行い、また、検査装置の同一設定箇所で検査範囲を必要に応じて拡大することのできる検査装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
外側円筒部と内側円筒部との間に形成される二重管間隙部に検査ヘッドを昇降及び回転させて前記内側円筒部の被検査部を検査する検査装置であって、
固定基板に設置された昇降駆動部と、前記昇降駆動部の駆動によって昇降するベースプレートと、前記ベースプレートと連結して昇降する昇降テーブルと、前記ベースプレートに設けられた回転駆動部と、前記昇降テーブル上に回転自在に保持されるリング軌道と、前記リング軌道に検査アームを介し取付けられる検査ヘッドと、を備え、
前記昇降駆動部による昇降によって前記昇降テーブルと前記リング軌道とを前記二重管間隙部内で昇降させるとともに、前記回転駆動部の回転によって前記リング軌道を回転させ、前記検査ヘッドを前記二重管間隙部に沿って昇降及び回転させ、
前記外側円筒部に所定高さを有する開口部を設け、
前記開口部に前記リング軌道を回転駆動する前記回転駆動部を配置し、
前記開口部の下端と上端間の距離で前記回転駆動部の昇降の下限と上限を規定する構成とする。

また、検査装置において、前記ベースプレートは、上部ベースプレートと下部ベースプレートを有し、前記上部と下部のベースプレート間に平面上で移動自在なスライドテーブルを介在させ、前記スライドテーブルの移動自在性によって前記昇降テーブルと前記リング軌道を前記二重間隙部の形状に追従させる構成とする。

また、前記検査装置において、前記検査ヘッドは、振動波を発生する振動子を有した探触子と、前記探触子を前記内側円筒部に対向配置させるシューと、前記振動波を伝搬する接触媒質を供給する供給口と、を備え、前記シューと前記探触子と前記内側円筒部で囲まれた空間部を前記接触媒質で充満させる構成とする。

本発明によれば、ＲＩＰノズルとＲＩＰケーシングにより構成される二重管間隙部に必要最低限の機構部及び検査ヘッドを挿入させてＲＩＰ溶接部の検査を行うことができる。

また、検査ヘッドの駆動部を二重管間隙部の外部に設けることができるので、駆動部の強度向上、メンテナンス性の向上を図ることができる。

また、駆動部に対し円筒部の位置が変化しても、円筒表面をガイドとして検査ヘッドを追従させながら動作させることができるので、ＲＩＰノズルやＲＩＰケーシングと駆動装置との芯調整作業の低減及び検査ヘッドが安定走行して検査を行うことができる。

また、検査ヘッドをＲＩＰノズル内側へ突張ることによりＲＩＰケーシング外側へ押付けることができるので、検査ヘッドと検査表面の間隔を一定に保った状態で検査を行うことができる。

また、検査ヘッドより直接接触媒質が探触子に供給されるので、効率よく接触媒質を供給することができる。

また、検査ヘッドを複数配置することにより必要な点検範囲を一度の駆動装置の探傷走査により実施することができる。

本発明の実施形態に係る検査装置について、図１〜図１０を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る検査装置と検査対象の二重管間隙部を有する全体構造を示す斜視図であり、図２は本実施形態に係る検査装置における昇降駆動部、回転駆動部及びＸ−Ｙスライドテーブルの構造を示す斜視図であり、図３は本実施形態に係る検査装置における昇降テーブル、リング軌道及びそれらの連結構造を示す図である。また、図４はリング軌道に設けられた検査アームと検査ヘッドの全体構造を示す図であり、図５は検査ヘッドにおける探触子の構造を示す図である。

図１及び図２において、本実施形態に係る検査装置は、インターナルポンプ（ＲＩＰ）ケーシング８８を形成する内側円筒部１０６の外周に配置されるリング状の昇降テーブル１と、昇降テーブル１上に回転自在に保持されるリング軌道２と、リング軌道２上に設置され先端側に検査ヘッド７を取り付けた検査アームと３、ＲＩＰノズル９２下部に設けられたねじ穴を用いてＲＩＰノズル９２へ取り付ける検査装置取付ベース４と、検査装置取付ベース４に設置する昇降駆動部５と、昇降駆動部５を平面上に移動自在に保持するＸ−Ｙスライドテーブル８と、リング軌道２に設けられたラック４４とギアＢ７６による噛みあいによりリング軌道２を回転させる回転駆動部６と、検査アーム３上に取付けられた検査ヘッド７と、を備えている。

図３において、昇降テーブル１は、スカート開口部９３から挿入する分割型のリング状プレートであり、スカート開口部９３から分割して挿入しながら各々をボルトで連結することにより、リング形状を形成する。また、昇降テーブル１内周には、昇降テーブル１の昇降時におけるＲＩＰケーシング８８の円周面と昇降テーブル１内周の摺動抵抗減少を目的とした小型ローラ３１とを有し、昇降テーブル１下面には、振れ止め部９４のテーパ上を安定して走行するための円錐状のローラ３３を配し、且つ昇降テーブル１上縁部にはリング軌道２の浮上り防止用のツメ状突起３２を有する。

昇降テーブル１は、後述する回転駆動部６の上部ベースプレート７５と連結され、検査ヘッドを含むリング軌道２を昇降させる。リング軌道２は昇降テーブル１と同様に、スカート開口部９３へ挿入できるように分割型のリング状形状を有しており、リング軌道２の下線部に設けた溝４２と昇降テーブル１のツメ状突起３２とが嵌合することにより、昇降テーブル１とリング軌道２は一体となり駆動中の分離を防止するとともに、軌道下面に設けたローラ４３により、昇降テーブル１上を滑らかに走行する。

リング軌道２外周にはラック４４を設け、後述する回転駆動部６のギアＢ７６と噛合わせることにより、昇降テーブル１上を回転する。また、リング軌道２上には、軌道位置からＲＩＰ溶接部８９近傍まで検査ヘッド７をオフセットさせる検査アーム３の取付用ねじ穴が設けられる。

また、図４と図５をも参照すると、検査アーム３は、二重円筒部の隙間部９０の狭隘部へ挿入して、リング軌道２位置からＲＩＰ溶接部（ノズル溶接線）８９の近傍まで検査ヘッド７を接近させるため、スカート開口部９３（図１１参照）高さ以下の長さのプレート２１をレバー２９の操作にてロック可能なヒンジ２８で多段連結した構造を有する。即ち、図４に示すプレート２１をヒンジ２８で多段連結することで検査ヘッド７のリング軌道２からの高さを決めることができる。検査ヘッドはプレート２１上に設置される。

また、検査ヘッド７は、検査ヘッドホルダ２２と、探触子２５を安定して押し付けるための水平／垂直への回転支持をするジンバル機構２３を備え、さらに、探触子の音波の伝達手段としての接触媒質（例えば、水）を検査面へ供給するため、供給ホース２７及び接触媒質供給出口２６を有しており、検査ヘッドホルダ２２の左右両端部には外側円筒部１０５（図１１参照）内面へ押付けるためのボールプランジャ２４が取り付けられ、探触子２５が検査面へ押付けられる構造となっている。そして、プレート２１に取り付けられた検査ヘッド７は、ヒンジ８を介し複数個連結することにより昇降方向の検査範囲を拡大できる構造であり、図４は例示として２個の検査ヘッド７を設けた構造を示している。

さらに、検査ヘッドの一構成要素である探触子とシューと水供給口の構造を図５に示しており、図示するように、シューと探触子２５と検査面で囲まれた空間に水供給口から水を供給してこの空間を水密部（水溜まり部）として振動子による振動を伝達するようになっている。

翻って、図２において、昇降駆動部５は固定プレート５７を介し検査装置取付ベース４へ取付けられる。昇降駆動部５は、昇降用駆動モータ５２、ギア５３、ナット５８、及びボールネジ５４を配置し、昇降駆動用モータ５２を回転駆動することでギア５３に回転動力を伝達し、ナット５８を回転させボールネジ５４を昇降させる。図示のように、昇降テーブルを昇降させる昇降駆動部を二重管の外部に設置して、外部より昇降テーブル及びリング軌道を昇降させる。

ボールネジ５４の上端部は、下部ベースプレート５９が取付けられる。また、固定プレート５７には、昇降する下部ベースプレート５９の回転を拘束し昇降をガイドするための昇降用ガイドレール５１を２本設ける。このような構成によって、下部ベースプレート５９は昇降駆動用モータ５２の駆動により、昇降用ガイドレール５１に沿って昇降する。なお、昇降駆動用モータ５２には昇降駆動用モータ５２の回転を検出するエンコーダ５５、昇降用ガイドレール５１には下部ベースプレート５９のオーバーランを防止するための図示しないリミットスイッチがそれぞれ設けられている。

また、Ｘ−Ｙスライドテーブル８は、下部ベースプレート５９及び上部べースプレー７５間に前後方向スライドレール６３と左右方向スライドレール６４を各２本づつ十字方向に挟み込んだ構造を有している。下部プレート５９と上部プレート７５をＸ−Ｙ方向に自由にスライド可能な状態とすることにより、上部と下部プレート間の自在な水平移動を可能とする。

上述した構成により、昇降駆動部５の位置に影響されること無く、回転駆動部６に接続される上部ベースプレート７５は、外力に追従して（外側円筒部１０５及び内側円筒部１０６への当接に倣って）水平方向へ独立してシフトすることが可能となり、図６に示すようにＲＩＰケーシング８８の円筒軸心と昇降テーブル１、リング軌道２の軸心がずれていたとしても、Ｘ−Ｙスライドテーブル８の動作により軸心ズレを吸収して検査ヘッド７を昇降、回転させることができる。図６には、二重管間隙部を昇降テーブルが上昇する際におけるＲＩＰケーシング（内側円筒部）外周に追従する昇降テーブル昇降状況を示す図である。

回転駆動部６は、図２に示すように、昇降テーブル１とのネジ連結により一体化するべースプレート７５上にリング軌道２に設けられたラック４４に噛みあうギアＢ７６、ギアＢ７６に噛みあうギアＡ７２、ギアＡ７２を回転させる回転駆動用モータ７１、を備えている。なお、回転駆動モータ７１には回転位置検出エンコーダ７３を配置し、モータ回転数により回転角を検出すると同時に、ギアＡ７２と噛合うギアＣ７７を経由してリング軌道２の回転端を検出する回転端検出機構７４を備える。

昇降テーブル１及びリング軌道２は、昇降駆動用モータ５２の動作によりＸ−Ｙスライドテーブル８とともにＲＩＰケーシング８８に沿って水平自在に移動し、かつ回転駆動用モータ７１の動作により、リング軌道２が回転し、上述した動作により検査ヘッド７がノズル溶接部８９に沿って回転する。

次に、本発明の実施形態に係る検査装置の動作及び機能について、図７〜図１０を参照しながら説明する。図７は本実施形態に係る検査装置によるＲＩＰ溶接部の検査状況を表す図である。図８は本実施形態に係る検査装置の検査ヘッドが最上部に移動した場合における検査状況を表す図であり、図９は本実施形態に係る検査装置の検査ヘッドが最下部に移動した場合における検査状況を表す図である。図１０は本実施形態に係る検査装置の検査ヘッドを対向して取り付ける一探傷手法の検査状況を表す図である。

図示されていない制御装置の命令により、昇降駆動部５が動作し、昇降テーブル１及びリング軌道２が昇降する。リング軌道２は同様に回転駆動部６の動作により回転する。このような動作により、検査ヘッド７は検査アーム３とともに昇降及び回転を行う。検査ヘッド７の昇降範囲は、昇降駆動部５及び回転駆動部６が二重管間隙部９０の外部に設置されているため、スカート開口部９３の開口高さ１００に依存する。そのため、検査ヘッド７を検査アーム３へ複数個配置することにより、必要な検査範囲をカバーすることができる。図７に示すように、開口部にリング軌道２を駆動する回転駆動部を配置し、開口部の下端と上端間の距離（開口高さ１００）で回転駆動部の昇降の下限と上限を規定している。

図８にノズル溶接部８９を検査し、検査ヘッド７が最上部にある場合の配置構成を示す。ノズル溶接部８９について必要な体積検査範囲１１０を検査する場合、図８に示すような位置に検査ヘッド（１）１１５及び検査ヘッド（２）１１６を検査アーム３に設置する。図示するように昇降テーブル１がスカート開口部９３（図７参照）の上端面にある場合、検査ヘッド（１）１１５より出される超音波ビーム（１）１１１が体積検査範囲１１０の上端部に到達する。その後、昇降駆動部５の動作により昇降テーブル１を下降させて図９に示す状態にした場合、超音波ビーム（１）１１１は必要な体積検査範囲１１０の全てを通過しないが、通過しない部分については検査ヘッド（２）１１６より出される超音波ビーム（２）１１２が通過するため、必要な体積検査範囲１１０をカバーすることができる。

また、図１０に示すように検査ヘッド７を２つ対向して取付けた場合は（２つの検査ヘッドからの超音波ビーム１１１と１１２が検査すべき溶接部位で合わさる）、超音波探傷手法の一つであるＴＯＦＤ（ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）として検査を行うことが可能である。

本発明の実施形態に係る検査装置と検査対象の二重管間隙部を有する全体構造を示す斜視図である。本実施形態に係る検査装置における昇降駆動部、回転駆動部及びＸ−Ｙスライドテーブルの構造を示す斜視図である。本実施形態に係る検査装置における昇降テーブル、リング軌道及びそれらの連結構造を示す図である。本実施形態に関するリング軌道に設けられた検査アームと検査ヘッドの全体構造を示す図である。本実施形態に関する検査ヘッドにおける探触子の構造を示す図である。本実施形態に関する昇降テーブルが二重管間隙部を上昇する際におけるＲＩＰケーシング（内側円筒部）外周に追従する昇降テーブル昇降状況を示す図である。本実施形態に係る検査装置によるＲＩＰ溶接部の検査状況を表す図である。本実施形態に係る検査装置の検査ヘッドが最上部に移動した場合における検査状況を表す図である。本実施形態に係る検査装置の検査ヘッドが最下部に移動した場合における検査状況を表す図である。図１０は本実施形態に係る検査装置の検査ヘッドを対向して取り付ける一探傷手法の検査状況を表す図である。従来技術におけるインターナルポンプと下鏡板の取付け部の構造を示す断面図である。

符号の説明

１昇降テーブル２リング軌道
３検査アーム４検査装置取付ベース
５昇降駆動部６回転駆動部
７検査ヘッド８Ｘ−Ｙスライドテーブル
２１プレート２２検査ヘッドホルダ
２３ジンバル２４ボールプランジャ
２５探触子２６接触媒質供給出口
２７ホース２８ヒンジ
２９レバー３１小型ローラ
３２ツメ状突起３３円錐状ローラ
４２溝４３ローラ
４４ラック５１昇降用ガイドレール
５２昇降駆動用モータ５３ギア
５４ボールネジ５５エンコーダ
５７固定プレート５８ナット
５９下部べースプレート６３前後方向スライドレール
６４左右方向スライドレール７１回転駆動用モータ
７２ギアＡ７３回転位置検出エンコーダ
７４回転端検出機構７５上部ベースプレート
７６ギアＢ７７ギアＣ
８６下鏡板８８ＲＩＰケーシング
８９ＲＩＰ溶接部９０二重管間隙部
９２インターナルポンプノズル９３スカート開口部
９４振れ止め部１００開口高さ
１０５外側円筒部１０６内側円筒部
１１０体積検査範囲１１１超音波ビーム（１）
１１２超音波ビーム（２）１１５検査ヘッド（１）
１１６検査ヘッド（２）

Claims

外側円筒部と内側円筒部との間に形成される二重管間隙部に検査ヘッドを昇降及び回転させて前記内側円筒部の被検査部を検査する検査装置であって、
固定基板に設置された昇降駆動部と、前記昇降駆動部の駆動によって昇降するベースプレートと、前記ベースプレートと連結して昇降する昇降テーブルと、前記ベースプレートに設けられた回転駆動部と、前記昇降テーブル上に回転自在に保持されるリング軌道と、前記リング軌道に検査アームを介し取付けられる検査ヘッドと、を備え、
前記昇降駆動部による昇降によって前記昇降テーブルと前記リング軌道とを前記二重管間隙部内で昇降させるとともに、前記回転駆動部の回転によって前記リング軌道を回転させ、前記検査ヘッドを前記二重管間隙部に沿って昇降及び回転させ、
前記外側円筒部に所定高さを有する開口部を設け、
前記開口部に前記リング軌道を回転駆動する前記回転駆動部を配置し、
前記開口部の下端と上端間の距離で前記回転駆動部の昇降の下限と上限を規定する
ことを特徴とする検査装置。
請求項１において、
前記ベースプレートは、上部ベースプレートと下部ベースプレートを有し、
前記上部と下部のベースプレート間に平面上で移動自在なスライドテーブルを介在させ、
前記スライドテーブルの移動自在性によって前記昇降テーブルと前記リング軌道を前記二重間隙部の形状に追従させる
ことを特徴とする検査装置。
請求項１又は２において、
前記検査ヘッドは、振動波を発生する振動子を有した探触子と、前記探触子を前記内側円筒部に対向配置させるシューと、前記振動波を伝搬する接触媒質を供給する供給口と、を備え、
前記シューと前記探触子と前記内側円筒部で囲まれた空間部を前記接触媒質で充満させる
ことを特徴とする検査装置。
請求項１、２又は３において、
前記検査ヘッドは、前記外側円筒部の内周面を押し付ける押し付け手段を備え、前記押し付け手段によって前記検査ヘッドを前記内側円筒部の外周面に常時当接させ得る
ことを特徴とする検査装置。
請求項１又は２において、
前記検査アームは、所定長さのプレートを連結手段で連結した多段連結する構造であり、
前記検査ヘッドは前記プレート上に搭載される
ことを特徴とする検査装置。
請求項１又は２において、
前記検査アームの昇降方向に前記検査ヘッドを複数個搭載して検査範囲を拡大することを特徴とする検査装置。