JP4827670B2 - 超音波検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属等を対象とする超音波検査方法および超音波検査装置に係り、特に、原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部の検査に好適な超音波検査方法および超音波検査装置に関する。

金属などの固体の非破壊検査方法として、超音波による手法（超音波探傷法）が従来から一般に用いられている。このうち、原子炉圧力容器の超音波検査方法として、従来、以下のような２つの検査方法が知られている。

第１の方法としては、圧力容器貫通部（原子炉圧力容器下鏡に取付けられた制御棒駆動機構部のスタブ溶接部）の内面に超音波探触子を配置し、貫通部の内面に水を入れ水浸法により探傷する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、第２の方法としては、原子炉炉内炉底部の貫通部（制御棒駆動機構のスタブ溶接部）に炉内，すなわち、圧力容器の内側に超音波探触子を配置し、貫通部（スタブ溶接部）を探傷する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

すなわち、従来の原子炉圧力容器溶接部の超音波検査では、原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部に対して、炉内に超音波探触子を持ち込み、水などの接触媒質を介して超音波を伝播させる探傷方法が一般的であった。これらの方法は、検査対象となる炉内構造物の溶接部近傍に超音波探触子を接近させて検査しているため超音波を効率的に検査対象部に伝播させることができるという利点を有している。

特開平７−２４４０３３公報 特開２００５−３００２２４公報

しかしながら、従来の検査方法では、炉内に超音波探触子を配置するため、超音波探触子を水中で遠隔走査する必要があるため、超音波探触子を走査するにあたり大掛かりな走査装置が必要となり、検査が容易でないという問題があった。

また、炉内構造物の溶接部表面は単純形状でない部位が多いことや、グラインダなどで表面が機械加工で仕上げてある場合が多く、検査対象表面に粗さやうねりといった形状のばらつきが存在するために、圧力容器の内側からの超音波検査では、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができず、検査部位ごとに受信信号にばらつきが生じ、欠陥の評価が難しくなる場合がある。

本発明の目的は、容易に検査を行えるとともに、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができる超音波検査方法および超音波検査装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、原子炉圧力容器の外面に配置された超音波探触子と、該超音波探触子から発せられる超音波を扇形の面状に走査する制御手段とを有し、前記原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部に対して、前記超音波探触子から超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行う超音波検査装置であって、前記扇形の面状に走査される超音波の面が単一であって、前記原子炉圧力容器の外面の法線に対して超音波を斜めになるように入射させる入射手段を備え、この外面に配置された前記超音波探触子から前記原子炉圧力容器の内部に超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行うようにしたものであり、前記原子炉圧力容器の軸方向をＺ軸とし、前記原子炉圧力容器の半径方向をＸ軸とし、前記原子炉圧力容器の外面の接線方向をＹ軸とするとき、前記扇形の面は、Ｚ軸を含む軸方向の平面内において形成されるものであり、前記入射手段として前記原子炉圧力容器と前記超音波探触子との間に配置されるシューを用い、当該シューによって、前記扇形の面と前記圧力容器の外面の法線とがＺ軸方向から見たときに所定の角度で傾斜するように前記超音波を入射させるものである。
かかる構成により、容易に検査を行えるとともに、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができるものとなる。

（２）上記目的を達成するために、本発明は、原子炉圧力容器の外面に配置された超音波探触子と、該超音波探触子から発せられる超音波を扇形の面状に走査する制御手段とを有し、前記原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部に対して、前記超音波探触子から超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行う超音波検査装置であって、前記扇形の面状に走査される超音波の面が単一であって、前記原子炉圧力容器の外面の法線に対して超音波を斜めになるように入射させる入射手段を備え、この外面に配置された前記超音波探触子から前記原子炉圧力容器の内部に超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行うものであり、前記原子炉圧力容器の軸方向をＺ軸とし、前記原子炉圧力容器の半径方向をＸ軸とし、前記原子炉圧力容器の外面の接線方向をＹ軸とするとき、前記扇形の面は、Ｚ軸を含む軸方向の平面内において形成されるものであり、前記入射手段として前記制御手段に遅延時間を与え、当該遅延時間を与えることによって、前記扇形の面と前記圧力容器の外面の法線とがＺ軸方向から見たときに所定の角度で傾斜するように前記超音波を入射させるものである。
かかる構成により、容易に検査を行えるとともに、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができるものとなる。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記超音波を扇形の面状に走査したとき、前記欠陥から得られる反射波信号の強度の最大値から所定レベル低下する範囲を前記欠陥の深さとして測定する欠陥深さ測定手段を備えるようにしたものである。

（４）上記目的を達成するために、本発明は、原子炉圧力容器の外面に配置された超音波探触子と、該超音波探触子から発せられる超音波を扇形の面状に走査する制御手段とを有し、前記原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部に対して、前記超音波探触子から超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行う超音波検査装置であって、前記扇形の面状に走査される超音波の面が単一であって、前記原子炉圧力容器の外面の法線に対して超音波を斜めになるように入射させる入射手段を備え、この外面に配置された前記超音波探触子から前記原子炉圧力容器の内部に超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行うものであり、前記原子炉圧力容器の軸方向をＺ軸とし、前記圧力容器の半径方向をＸ軸とし、前記原子炉圧力容器の外面の接線方向をＹ軸とするとき、前記扇形の面は、Ｙ軸を含む軸方向の平面内において形成されるものであり、前記入射手段として前記原子炉圧力容器と前記超音波探触子との間に配置されるシューを用い、当該シューによって、前記扇形の面と前記圧力容器の外面の法線とがＹ軸方向から見たときに所定の角度で傾斜するように前記超音波を入射させるものである。
かかる構成により、容易に検査を行えるとともに、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができるものとなる。

（５）上記（４）において、好ましくは、前記超音波を扇形に走査したとき、前記欠陥の開口部から得られる反射波信号により求められた反射源深さと、前記欠陥の上端部から得られる反射波信号により求められた反射源深さとの差を、前記欠陥の深さとして測定する欠陥深さ測定手段を備えるようにしたものである。

本発明によれば、容易に検査を行えるとともに、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができるものとなる。

以下、図１〜図１７を用いて、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態による超音波検査装置の設置状態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置の設置状態を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。なお、図２は、図１を少し拡大して図示している。なお、図１及び図２において、同一符号は、同一部分を示している。また、圧力容器２１０の軸方向をＺ軸方向とし、圧力容器２１０の半径方向をＸ軸方向とし、半径方向に直角な接線方向をＹ軸方向としている。

図１及び図２に示すように、沸騰水型原子力炉（BWR）の圧力容器２１０の内部には、シュラウドサポート２２０やプレート２２２のような炉内構造物が設置される。圧力容器２１０は、例えば、炭素鋼からなり、その厚さは、例えば、１６０ｍｍである。シュラウドサポート２２０は、円筒形の構造物である。プレート２２２は、ドーナツ状の円盤状の構造物である。シュラウドサポート２２０及びプレート２２２は、インコネル等の材料からなる。

プレート２２２の外周側は、圧力容器２１０の内面に対して、矢印Ｈ９部において全周に亘って溶接されている。この溶接部を、Ｈ９溶接線と称する。また、シュラウドサポート２２０の下端部は、圧力容器２１０の内面（より具体的には、圧力容器下鏡の内面）の内面に対して、矢印Ｈ１１部において周方向で一定間隔置きに溶接されている。この溶接部を、Ｈ１１溶接線と称する。

なお、圧力容器２１０の内面には、耐腐食性を向上するために、ステンレス等の被膜が厚さ７〜８ｍｍ程度で全面に被覆されている。そのため、前記の溶接部においては、この被膜を除去し、除去した部分に、インコネル製の台座を取り付けた上で、このインコネル台座とプレート２２２の外周部や、シュラウドサポート２２０の下端部を溶接している。

圧力容器２１０の外周であって、Ｈ９溶接線の近傍には、あらかじめ、軌道２３０が設置されている。軌道２３０は、圧力容器２１０の全周に設置されている。超音波検査装置を構成する超音波探触子１０１は、走査機構１０４によって支持されている。走査機構１０４は、軌道２３０と係合しており、超音波探触子１０１を、圧力容器２１０の外表面に軽く押し付けるとともに、その外表面に沿って移動することができる。超音波探触子１０１から発せられた超音波は、Ｈ９溶接線に照射され、Ｈ９溶接線の内部の欠陥等を検査することができる。

前述したように、圧力容器２１０の内面には、ステンレス等の皮膜が形成されているため、圧力容器の内面は凹凸を有している。したがって、従来のように、圧力容器の内面に検査装置を設置した場合には、その凹凸による形状のばらつきが存在するために、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができず、検査部位ごとに受信信号にばらつきが生じ、欠陥の評価が難しくなる場合があった。それに対して、本実施形態では、圧力容器の外表面側に超音波探触子１０１を設置するようにしているため、形状のばらつきが少なく、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができ、検査部位ごとに受信信号にばらつきが生じないため、欠陥の評価も容易になる。

また、超音波探触子１０１は、圧力容器２１０の外表面に設置するため、従来のように水中に設置する場合の大型化の問題も回避することができる。

なお、図１，図２に示した例では、Ｈ９溶接線の近傍に設けた軌道２３０のみを図示しているが、圧力容器２１０の外部であって、Ｈ１１溶接線の近傍にも軌道を設け、この軌道を用いて、超音波探触子を移動することで、Ｈ１１溶接線の欠陥の検知を行うことができる。

次に、図３を用いて、本実施形態による超音波検査装置のシステム構成について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置の構成を示すブロック図である。なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、Ｈ９溶接線に対して、超音波を入射する超音波探触子１０１を圧力容器２１０の外面側に押し付け、Ｈ９溶接線に対し平行方向および直交方向の両方に超音波の入射角を変化させて探傷する。超音波探触子１０１には、超音波を圧力容器の軸方向（Ｚ方向）に対し斜めに入射するためのシュー１０６が取付けてある。なお、シュー１０６による超音波の斜め入射については、図６を用いて後述する。

Ｈ９溶接線に超音波を伝達させるため、圧力容器２１０とシュー１０６の間には、音の伝播効率をよくするために、中間媒質として水やグリセリンといった接触媒質（または、カプラントとも呼ばれる）が塗布または充填されている。

超音波探触子１０１は、送受信部１０２と接続されている。送受信部１０２は、超音波を送信するための励起電圧を発振し探触子１０１に送り出す機能や、超音波探触子１０１で受信された信号を受信する機能を備えている。

また、超音波探触子１０１は、走査機構１０４によって走査面である圧力容器２１０の外面を１次元的にまたは２次元的に走査される。走査機構１０４は、制御機構１０３により走査範囲や走査位置（すなわち、超音波探触子１０１の位置）を制御する。走査位置（超音波探触子の位置）とその位置で受信された信号は組みとなって記録され、さらに、表示部１０５に表示される。

次に、図４を用いて、本実施形態による超音波検査装置に用いる走査機構１０４の構成について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置に用いる走査機構の構成を示す側面図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。

走査機構１０４は、検査用に敷設されている超音波自動探傷用の軌道２３０に取付けられる。走査機構１０４は、軌道２３０に対し上下方向からローラー１００６で挟み込み、取付けられる。軌道２３０には、ラック１００７が組み込まれている。

筐体１０１６Ａの内部には、ローラー１００６と、ピ二ヨン１００８，１００９と、モーター１０１０と、エンコーダー１０１１とが収納されている。ピ二ヨン１００８は、ラック１００７と組み合っている。ピ二ヨン１００８は、モーター１０１０によりピ二ヨン１００９を介して回転される。モーター１０１０は、図３に示した制御機構１０３により制御される。また、モーター１０１０の軸には、直結したエンコーダー１０１１が取付けられており、溶接線平行方向に対する位置情報を取り込み、制御機構１０３にその情報を伝達する。

このように、ピ二ヨン１００８が回転することで、走査機構１０４がＨ９溶接線（Ｙ軸方向）に対し平行方向（Ｙ軸方向）に移動することができる。すなわち、走査機構１０４によって、超音波探触子１０１は、Ｈ９溶接線に対し平行方向に移動させることができる。

また、筐体１０１６Ｂには、ネジきり１００３と、支柱１０１７と、ピ二ヨン１０１２，１０１３と、モーター１０１４と、エンコーダー１０１５とが収納されている。台座１００２は、ネジきり１００３および支柱１０１７の間を自由に移動できる。台座１００２は、ネジきり１００３と連結されており、ネジきり１００３が回転することにより、台座１００２がＨ９溶接線に対し直交方向（Ｚ軸方向）に移動する。ネジきり１００３を回転させるために、ネジきり１００３の末端にはピ二ヨン１０１２が取付けられており、ピ二ヨン１０１２が回転することでネジきり１００３が回転する。このピ二ヨン１０１２を回転させるために、ピ二ヨン１０１３がピ二ヨン１０１２と組み合った状態でモーター１０１４に取付けられている。モーター１０１４が回転することでピ二ヨン１０１２を回転させることができる。モーター１０１４は、図３に示した制御機構１０３により制御される。また、モーター１０１４の軸には、直結したエンコーダー１０１５が取付けられており、溶接線に対し直交方向の位置情報を取り込み、制御機構１０３にその情報を伝達する。

このように、ピ二ヨン１０１２が回転することで、走査機構１０４がＨ９溶接線（Ｙ軸方向）に対し直交方向（Ｚ軸方向）に移動することができる。

また、超音波探触子１０１は、圧力容器２１０に柔軟に追従させるためのジンバル機構１００４に取付けられている。ジンバル機構１００４と台座１００２の間には、押し付け機構１００１に取付けられており、圧力容器２１０の外面に超音波探触子１０１を押し付けられる。押し付け機構１００１には、例えば、バネや、エアシリンダーを用いることができる。

このような走査機構１０４により、検査対象となっている所定の位置に、超音波探触子１０１を移動し、設置することができる。

次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向について説明する。
図５及び図６は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。図５は、圧力容器の板厚断面から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｚ平面内における超音波の伝搬方向を示している。図６は、圧力容器の上部から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｙ平面内における超音波の伝搬方向を示している。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示している。

図５に示すように、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷは、圧力容器２１０の上部から下部方向に向けて、扇形に走査される。一方、図６に示すように、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷは、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めにしている。この斜め入射とするために、シュー１０６を備えている。角度θは１０〜３０度程度の浅い角度を選定する。これにより、軸割れのような欠陥ＤＥに対して、扇形の超音波ＳＷが角度θで入射する。これは、経験則上、角度θが０度の場合、すなわち、力容器２１０の外面の法線方向から、欠陥ＤＥに対して超音波を入射させると、軸割れ等の欠陥は法線方向に延びている場合が主であるため、欠陥ＤＥの検知精度が低下することがわかっており、それに対して、欠陥ＤＥに対して超音波をわずかに斜め入射させることで、欠陥ＤＥの検出精度を向上させるようにしている。

次に、図７及び図８を用いて、本実施形態による超音波検査装置における超音波の扇形走査方法について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における超音波の扇形走査方法の原理説明図である。図８は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における超音波の扇形走査のためのブロック図である。なお、図１〜図６と同一符号は、同一部分を示している。

図７は、アレイ探触子によるフェーズドアレイ法の概要を示している。ここでは、概要を説明するため、シュー１０６を省略する。超音波探触子１０１としては、アレイ探触子を用いている。アレイ探触子とは、小さな圧電素子１１０１を通常数個から数十個規則的に配列させた探触子のことであり、広く用いられているものとしては、１方向に矩形の素子を配列したリニアアレイ探触子が知られている。素子の大きさは周波数によって若干変化するが、およそ０．数ミリから数ミリである。圧電素子１１０１に対して、送信（発振）および受信のタイミングを変化させることで様々な超音波ビームを合成する手法がフェーズドアレイ法である。

フェーズドアレイ法を使用する場合、アレイ探触子１０１を構成する素子１１０１に対してあるタイミングのパターン（遅延時間パターン）１１０２を設定する。各素子１１０１から発生する波面１１０７は、合成されて方向１１０５に伝播する合成波面１１０６となる。合成面１１０６は、点１１０４で互いに強め合うため、点１１０４は焦点と呼ばれる。最終的にアレイ探触子１０１の全体が作る音の分布は、焦点１１０４に集束する超音波ビームＳＷのようになる。フェーズドアレイ法の特徴は、遅延時間パターン１１０２を変化させることで、焦点１１０４の深さや、伝播方向１１０５を自由に且つ高速に電子的に制御することが可能な点である。

超音波探触子１０１に対して送受信部１０２により遅延時間パターン１１０２の情報が送られることで、超音波探触子１０１は、例えば振り角１１０８の範囲を有する扇形のように伝播方向１１０５を変化させて、超音波を扇形に走査しながら、送受信する。

次に、図８を用いて、送受信部１０２と、制御機構１０３と、表示部１０５の構成例について説明する。送受信部１０２は、遅延時間制御部１０２Ｂと、パルサー１０２Ｃと、レシーバ１０２Ｄから構成される。また、制御機構１０３は、計算機１０３Ｂと、データ収録部１０３Ｃと、走査手段制御部１０３Ｄから構成される。

フェーズドアレイ法を利用する場合、図７に示したように、アレイ触子１０１を構成する各素子に異なったタイミングでパルス信号を与えることで超音波ビームの伝播方向や保焦点位置を電気的に制御することができる。このタイミングのパターン（遅延時間パターン）は、制御機構１０３の計算機１０３Ｂにて計算される。このとき、計算に必要なパラメータ、例えば、超音波の入射角度，屈折角度，焦点の有無及び焦点の位置や深さ等は、例えばユーザによって、ポインティングデバイスやキーボードを用いて、計算機１０３Ｂに入力される。各素子に与える遅延時間パターンにしたがって、遅延時間制御部１０２Ｂから遅延時間に相当する時間だけシフトされたトリガ信号が発生し、アレイ探触子の各素子１１０１に対して高電圧パルスを与えるパルサー１０２Ｃに送られる。パルサー１０２Ｃはアレイ探触子を構成する各素子と接続されているため、アレイ探触子１０１は遅延時間パターンによって規定される方向及び焦点位置をともなった超音波ビームＳＷを、検査対象である圧力容器２１０の内部に発生させる。検査対象内部または表面に反射源が存在する場合には、再び圧力容器２１０内を反射された超音波が伝播し、アレイ探触子１０１に到達する。

このとき、アレイ探触子１０１を、図４で説明した走査機構１０４により検査対象である圧力容器２１０の表面上を移動させ、検査対象の広い範囲について超音波検査を行う。

アレイ探触子１０１に到着した超音波は、アレイ探触子の各素子で圧電変換され電気信号へと変換され、各素子に接続されたレシーバ１０２Ｄに送られる。ここで、素子からの電気信号は通常非常に微弱であることが多いため、アンプにより数ボルト程度に増幅された後、アナログデジタル変換を行う。また、走査機構１０４より提供される位置信号を、アレイ探触子１０１の位置情報として走査手段制御部１０３Ｄを介して計算機に取り込む。これら受信信号と位置信号を対応させ、デジタルデータとしてデータ収録部１０３Ｃに記録する。送受信部１０２で受信され探触子位置に関する情報とともに記録された信号は、波形または画像として表示部１０５に表示される。

次に、図９を用いて、本実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係について説明する。
図９は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係の説明図である。図９（Ａ）は、溶接線の形状を示しており、図９（Ｂ）は、検出され、表示部に表示されるエコーを示している。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。

図９（Ａ）は、Ｈ９溶接線と超音波探触子１０１の位置関係を示している。Ｈ９溶接線の内部には、軸割れのような欠陥ＤＥが存在するものとする。欠陥ＤＥの深さをＤとすると、この深さＤを測定する必要がある。その測定方法については、図１２を用いて後述する。

図９（Ａ）に示すような配置の場合、主に３種類の信号が受信される。第一のエコーＥ１はＨ９溶接線の表面形状Ｆ−Ｈ９からの反射波であり、第二のエコーＥ２は圧力容器２１０の内側の表面Ｆ−ＩＳからの反射波である。そして第三のエコーＥ３は、軸割れのような欠陥ＤＥからの反射波である。

断面表示の図形は、走査軸方向（探傷面に平行な方向）と深さ方向（探傷面に垂直な方向）の２つの軸によって検査対象の断面図を描画したものである。複数の角度方向に送受信した超音波をその信号を送受信した方向に描画して表示している。そのため、エコーＥ１、およびエコーＥ２は、位置関係を崩さずに表示される。

次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態による超音波検査装置による検査方法について説明する。
図１０は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置による検査方法を示すフローチャートである。図１１は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置による検査時の表示例の説明図である。

まず、図１０のステップＳ１０において、検査を実施するにあたって、探傷部が指定されている場合には、検査対象となる軸割れを設定する。

次に、ステップＳ２０において、制御機構１０３は、検査対象となる場所まで走査機構１０４を移動する。

次に、ステップＳ３０において、押し付け機構１００１でシュー１０６を取付けた超音波探触子１０１を圧力容器２１０の外面に押し付ける。

そして、ステップｓ４０において、制御機構１０３は、圧力容器２１０の外面に押し付けられた超音波探触子１０１からは、複数の方向に超音波を送信し、反射源が存在する場合にはその角度方向からのエコー（反射波）を受信する。例えば、超音波探触子１０１では、扇型に超音波を送信し、受信した超音波による画像が表示部１０５に表示される。
次に、ステップＳ５０において、制御機構１０３は、欠陥からのエコーと想定されるエコーがあるか否かを判定する。図９にて前述したように、超音波探触子１０１で受信される健全部からの信号として、Ｈ９溶接線の溶接部の表面形状からのエコーＥ１と、圧力容器の内面からのエコーＥ２がある。これらの健全部の形状に起因するエコー以外にエコーが得られない場合は、終了とする。

また、軸割れからのエコーと想定されるエコーが存在した場合は、ステップＳ６０において、制御機構１０３は、表示部１０５の画像に、図１１（Ｂ）に示すように、検査対象部の断面図の重ね合わせを行い、反射源位置の確認を行う。重ね合わせは、図１１（Ａ）に示すような画像に対し、図９（Ａ）に示すような断面図を重ねあわせる。重ね合わせの際には、溶接部の表面形状からのエコーＥ１や圧力容器の内面からのエコーＥ２の位置を基に、図１１（Ｂ）のように画像と断面図の位置を一致させる。

そして、欠陥の可能性があると判断した場合、ステップＳ７０において、制御機構１０３は、深さ測定を行う。なお、深さ測定の詳細については、図１２を用いて後述する。

次に、図１２及び図１３を用いて、本実施形態による超音波検査装置による欠陥の深さ測定方法について説明する。
図１２は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置による欠陥の深さ測定方法を示すフローチャートである。図１３は、本発明の第１の実施形態による欠陥深さ測定の原理説明図である。

軸割れのような欠陥ＤＥの深さの測定は、この欠陥からのエコーＥ３の幅を表示部１０５上で測ることで軸割れのような欠陥ＤＥの深さＤを求める。

そのため、図１２のステップＳ１００において、制御機構１０３は、深さ測定を自動で処理するか否かを判定する。自動処理の場合には、ステップＳ１２０以降に進み、そうでない場合には、ステップＳ１１０において手動処理する。手動処理では、欠陥による信号強度が強度となる位置および、最大値より６ｄＢ低下する範囲を求め、深さとして測定する。

自動処理の場合について、図１３を参照しながら、説明する。図１３において、図１３（Ａ）は、超音波探触子１０１に対する欠陥ＤＥからのエコーＥ３の位置関係を示している。図１３（Ｂ）は、Ａスコープの受信波形を示し、図１３（Ｂ１）は、図１３（Ａ）における超音波ビームＳＷ−２（θｉ＿ｍｉｎ）に対する受信波形を示し、図１３（Ｂ２）は、図１３（Ａ）における超音波ビームＳＷ−１に対するピーク位置の受信波形を示し、図１３（Ｂ３）は、図１３（Ａ）における超音波ビームＳＷ−３（θｉ＿ｍａｘ）に対する受信波形を示している。図１３（Ｃ）は、信号分布を示し、横軸は探触子の位置を、縦軸は受信感度を示している。

自動処理の場合には、ステップＳ１２０において、制御機構１０３は、最大値を０に初期化する。

次に、ステップＳ１３０において、制御機構１０３は、超音波の入射角度をＮ通りに変化させ、ある時間ゲート（ｔ１，ｔ２）の範囲内に存在するエコーの強度（Ｉｎｔ）、路程（Ｌ）及び入射角度（θ）を記録する。なお、ここで路程（Ｌ）は反射源までの片道の伝搬距離を表すものとする。すなわち、図１３（Ａ）に示すように、超音波ビームＳＷ−１，ＳＷ−２，ＳＷ−３と入射角を変えて、超音波を放射し、図１３（Ｂ）のＡスコープ信号を得る。そして、図１３（Ｂ）に示す時間ゲート（ｔ１，ｔ２）の範囲内に存在するエコーＥ３の情報を記録する。すなわち、時間ゲートをかけることで、他のエコーの情報を取り除き、欠陥エコーＥ３の情報のみを選択する。

次に、ステップＳ１４０〜ステップＳ１６０において、制御機構１０３は、強度の測定値の大小関係を逐次比較することにより最大値を探索する。すなわち、ステップＳ１４０において、エコーの強度の測定値Ｉｎｔ（ｉ）と、それまでの最大値を比較し、エコーの強度の測定値Ｉｎｔ（ｉ）の方が大きければ、ステップＳ１５０において、最大値を測定値Ｉｎｔ（ｉ）に置き換える。そして、ステップＳ１６０において、超音波の入射角度がＮ通りになるまで、ステップＳ１４０，Ｓ１５０を繰り返す。

そして、ステップＳ１７０において、制御機構１０３は、測定値Ｉｎｔ（ｉ）の最大値を与える入射角度を記録する。

次に、ステップＳ１８０において、制御機構１０３は、探索した最大値と比較して最大値より６ｄＢ（係数０．５）低下する角度の範囲，すなわち、角度θｉの最小値θｉ＿ｍｉｎと、角度θｉの最大値θｉ＿ｍａｘを求める。

そして、ステップＳ１９０において、制御機構１０３は、最小値θｉ＿ｍｉｎにおける路程をＬ（θｉ＿ｍｉｎ）とし、最大値θｉ＿ｍａｘにおける路程をＬ（θｉ＿ｍａｘ）としたとき、深さＤ＝Ｌ（θｉ＿ｍａｘ）×θｉ＿ｍａｘ−Ｌ（θｉ＿ｍｉｎ）×θｉ＿ｍｉｎとして測定する。

なお、ステップＳ１８０においては、係数０．５（−６ｄＢ）の代わりに、０．２５（−１２ｄＢ）、もしくは条件式Ｉｎｔ[ｉ]／Ｉｎｔ[ｍａｘ]＞０．５をＳ／Ｎ＝１（エコー消失）に置き換えてもよい。また、手動処理の場合についても、１２ｄＢもしくはエコー消失としてもよい。

次に、図１４を用いて、本実施形態による超音波検査装置に用いる探触子の他の例について説明する。
図１４は、本発明の第１の実施形態による超音波検査装置に用いる探触子の他の例を示す斜視図である。

図５及び図６にて説明したように、本実施形態では、超音波ＳＷは、Ｘ−Ｚ平面内では、扇形に走査される。一方、Ｘ−Ｙ平面内では、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めになる斜め入射としている。この斜め入射のために、図６にて説明したように、シュー１０６を用いている。

このように、扇形走査をし、かつ、斜め入射する際に、シューを用いないでも、マトリクスアレイ探触子１０１Ａを用いても実現できる。すなわち、マトリクスアレイ探触子１０１Ａは、探触子の素子が、２次元的に素子を配列させたものである。ここで、ｉ列目方向の素子を用いて、図７に示した原理によりＸ−Ｚ平面内に扇形に超音波を走査し、かつ、ｊ行目方向の素子により、Ｘ−Ｙ平面内において、角度θだけ、傾けることで、斜め入射にすることができる。

次に、図１５〜図１７を用いて、Ｈ１１溶接線に対する本実施形態による超音波検査装置の構成について説明する。
図１５は、本発明の第１の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置に用いる走査機構の構成を示す側面図である。図１６及び図１７は、本発明の第１の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。図１６は、圧力容器の板厚断面から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｚ平面内における超音波の伝搬方向を示している。図１７は、圧力容器の上部から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｙ平面内における超音波の伝搬方向を示している。なお、図４〜図６と同一符号は、同一部分を示している。

Ｈ１１溶接線に対しては、走査部位が変わることから、走査機構１０４に改良が必要である。図１５は、Ｈ１１溶接線を対象とした走査機構１０４Ａの例を示している。走査機構１０４Ａは、圧力容器２１０の下鏡に対する超音波自動探傷用の軌道２３０Ａに取付ける。また、下鏡の外表面とシュー１０６の設置面を合わせるために、連結板１０２２を介して筐体１０１６Ａと１０１６Ｂを固定させる。これにより、Ｈ１１溶接線に対応することができる。その他の構成は、図４にて説明したものと同様である。

そして、図１６に示すように、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷは、扇形に走査される。一方、図１７に示すように、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷは、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めにしている。この斜め入射とするために、シュー１０６を備えている。なお、欠陥の位置は、図１６に示す位置のもの以外に、後述の図２３に示す欠陥ＤＥの位置の欠陥についても、同様に、探傷できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、圧力容器の外面に超音波探触子を配置し、圧力容器を介して、圧力容器とその内部構造物との溶接部に対して超音波を照射して、溶接部の欠陥を検出するようにして痛め、圧力容器の内面に検査装置を設置した場合に比べて、形状のばらつきが少なく、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができ、検査部位ごとに受信信号にばらつきが生じないため、欠陥の評価も容易になる。

また、超音波探触子は、圧力容器の外表面に設置するため、従来のように水中に設置する場合の大型化の問題も回避することができる。

さらに、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷを扇形に走査し、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷを、圧力容器の外面の法線に対し斜め入射とすることで、欠陥の深さを容易に測定することができる。

次に、図１８〜図２４を用いて、本発明の第２の実施形態による超音波検査装置の構成及び動作について説明する。
本実施形態による超音波検査装置の設置状態は、図１及び図２に示したものと同様である。本実施形態による超音波検査装置のシステム構成は、図３に示したものと同様である。本実施形態による超音波検査装置に用いる走査機構１０４の構成は、図４に示したものと同様である。

最初に、図１８及び図１９を用いて、本実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向について説明する。
図１８及び図１９は、本発明の第２の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。図１８は、圧力容器の板厚断面から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｚ平面内における超音波の伝搬方向を示している。図１９は、圧力容器の上部から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｙ平面内における超音波の伝搬方向を示している。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示している。

第１の実施形態においては、図５及び図６にて説明したように、超音波ＳＷは、Ｘ−Ｚ平面内では、扇形に走査され、Ｘ−Ｙ平面内では、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めになる斜め入射としている。

それに対して、本第２の実施形態では、超音波ＳＷは、Ｘ−Ｙ平面内では、扇形に走査され、Ｘ−Ｚ平面内では、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めになる斜め入射としている。

図１８に示すように、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷは、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めにしている。この斜め入射とするために、シュー１０６Ｂを備えている。一方、図１９に示すように、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷは、扇形に走査される。

次に、図２０を用いて、本実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係について説明する。
図２０は、本発明の第２の実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係の説明図である。

図１８に示したように、Ｈ９溶接線の内部には、軸割れのような欠陥ＤＥが存在するものとする。

図１８に示すような配置の場合、主に３種類の信号が受信される。第一のエコーＥ１は、Ｈ９溶接線の溶接部の表面形状からの反射波である。第二のエコーＥ３−１は、軸割れのような欠陥ＤＥの開口部ＤＥ−１からの反射波であり、第三のエコーＥ３−２は、軸割れのような欠陥ＤＥの先端ＤＥ−２からの回折波である。断面表示の図形は、走査軸方向（探傷面に平行な方向）と深さ方向（探傷面に垂直な方向）の２つの軸によって検査対象の断面図を描画したものである。複数の角度方向に送受信した超音波をその信号を送受信した方向に描画して表示している。そのため、図２０に示すように、第一のエコーＥ１、第二のエコー３−１および第三のエコーＥ３−２は、位置関係を崩さずに表示される。

次に、図２１及び図２２を用いて、本実施形態による超音波検査装置による検査方法について説明する。検査方法の全体の処理の流れは、図１０に示したものと同様である。
図２１は、本発明の第２の実施形態による超音波検査装置による欠陥の深さ測定方法を示すフローチャートである。図２２は、本発明の第２の実施形態による欠陥深さ測定の原理説明図である。図２２において、図２２（Ａ）は、圧力容器の上部から見た探触子の位置関係を示している。図２２（Ｂ）は、表示部１０５に表示される波形を示している。図２２（Ｃ）はＡスコープの受信波形を示し、図２２（Ｃ１）は、図２２（Ｂ）における位置Ｃ−Ａにおける受信波形を示し、図２２（Ｃ２）は、図２２（Ｂ）における位置Ｃ−Ｂにおける受信波形を示している。

図２１のステップＳ２１０において、制御機構１０３は、軸割れのような欠陥ＤＥの開口部ＤＥ−１からのエコーＥ３−１について、カーソルＣを変化させて、強度が最大となる位置Ｃ−Ａを求め、そのときの路程をＬｃ＿ｍａｘとし、角度をθｃとすると、反射源深さＤｃを、Ｌｃ＿ｍａｘ×ｃｏｓ（θｃ）として算出する。

次に、ステップＳ２２０において、制御機構１０３は、軸割れのような欠陥ＤＥの上端部からのエコーＥ３−２に対して、カーソルＣを変化さて、欠陥上端エコーの強度が最大となる位置Ｃ−Ｂを求め、そのときの路程をＬｔ＿ｍａｘとし、角度をθｔとすると、反射源深さＤｔを、Ｌｔ＿ｍａｘ×ｃｏｓ（θｔ）として算出する。

最後に、ステップＳ２３０において、制御機構１０３は、欠陥ＤＥの深さＤを、Ｄｃ−Ｄｔとして算出する。

次に、図２３及び図２４を用いて、Ｈ１１溶接線に対する本実施形態による超音波検査装置の構成について説明する。Ｈ１１溶接線に対する超音波検査装置に用いる走査機構の構成は、図１５に示したものと同様である。
図２３及び図２４は、本発明の第２の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。図２３は、圧力容器の板厚断面から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｚ平面内における超音波の伝搬方向を示している。図２４は、圧力容器の上部から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｙ平面内における超音波の伝搬方向を示している。なお、図１５〜図１７と同一符号は、同一部分を示している。

そして、図２３に示すように、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷは、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めにしている。この斜め入射とするために、シュー１０６Ｂを備えている。一方、図２４に示すように、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷは、扇形に走査される。なお、欠陥の位置は、図２３に示す位置のもの以外に、前述の図１６に示す欠陥ＤＥの位置の欠陥についても、同様に、探傷できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、圧力容器の外面に超音波探触子を配置し、圧力容器を介して、圧力容器とその内部構造物との溶接部に対して超音波を照射して、溶接部の欠陥を検出するようにして痛め、圧力容器の内面に検査装置を設置した場合に比べて、形状のばらつきが少なく、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができ、検査部位ごとに受信信号にばらつきが生じないため、欠陥の評価も容易になる。

また、超音波探触子は、圧力容器の外表面に設置するため、従来のように水中に設置する場合の大型化の問題も回避することができる。

さらに、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷを、圧力容器の外面の法線に対し斜め入射とし、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷを扇形に走査することで、欠陥の深さを容易に測定することができる。

次に、図２５〜図３０を用いて、本発明の第３の実施形態による超音波検査装置の構成及び動作について説明する。
本実施形態による超音波検査装置の設置状態は、図１及び図２に示したものと同様である。本実施形態による超音波検査装置のシステム構成は、図３に示したものと同様である。本実施形態による超音波検査装置に用いる走査機構１０４の構成は、図４に示したものと同様である。

最初に、図２５及び図２６を用いて、本実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向について説明する。
図２５及び図２６は、本発明の第３の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。図２５は、圧力容器の板厚断面から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｚ平面内における超音波の伝搬方向を示している。図２６は、圧力容器の上部から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｙ平面内における超音波の伝搬方向を示している。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示している。

第１の実施形態においては、図５及び図６にて説明したように、超音波ＳＷは、Ｘ−Ｚ平面内では、扇形に走査され、Ｘ−Ｙ平面内では、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めになる斜め入射としている。

また、本第２の実施形態では、図１８及び図１９にて説明したように、超音波ＳＷは、Ｘ−Ｙ平面内では、扇形に走査され、Ｘ−Ｚ平面内では、圧力容器２１０の外面の法線に対し、角度θだけ斜めになる斜め入射としている。

それに対して、本実施形態では、図２５に示すように、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷは、圧力容器２１０の外面の法線方向から入射する。すなわち、図６や図１９にて説明した斜め入射は行わないため、シュー１０６，１０６Ｂは備えていないものである。斜め入射を行わない代わりに、本実施形態では、超音波探触子１０１は、Ｚ軸方向で、矢印Ｚ１で示す方向に、圧力容器２０１の外面を移動する。

一方、図２６に示すように、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷは、扇形に走査される。

次に、図２７を用いて、本実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係について説明する。
図２７は、本発明の第３の実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係の説明図である。

図２５に示したように、Ｈ９溶接線の内部には、軸割れのような欠陥ＤＥが存在するものとする。

図２５及び図２６に示すような配置の場合、主に２種類の信号が受信される。第一のエコーＥ１は、Ｈ９溶接線からの反射波である。第二のエコーＥ３は、軸割れのような欠陥ＤＥの側面に係る反射波である。断面表示の図形は、走査軸方向（探傷面に平行な方向）と深さ方向（探傷面に垂直な方向）の２つの軸によって検査対象の断面図を描画したものである。複数の角度方向に送受信した超音波をその信号を送受信した方向に描画して表示している。そのため、図２７に示すように、第一のエコーＥ１および第二のエコーＥ２は、位置関係を崩さずに表示される。

次に、図２８及び図２９を用いて、本実施形態による超音波検査装置による検査方法について説明する。検査方法の全体の処理の流れは、図１０に示したものと同様である。
図２８は、本発明の第３の実施形態による超音波検査装置による欠陥の深さ測定方法を示すフローチャートである。図２９は、本発明の第３の実施形態による欠陥深さ測定の原理説明図である。図２９において、図２９（Ａ）は、圧力容器の板厚断面から見た探触子の位置関係を示している。図２９（Ｂ）はＡスコープの受信波形を示し、図２９（Ｂ１）は、図２９（Ａ）における探触子１０１−Ｂの位置における受信波形を示し、図２９（Ｂ２）は、図２９（Ａ）における探触子１０１−Ａの位置における受信波形を示し、図２９（Ｂ３）は、図２９（Ａ）における探触子１０１−Ｃの位置における受信波形を示している。図２９（Ｃ）は、エコーの受信感度を示している。

図２８のステップＳ３１０において、制御機構１０３は、深さ測定を自動で処理するか否かを判定する。自動処理の場合には、ステップＳ３３０以降に進み、そうでない場合には、ステップＳ３２０において手動処理する。手動処理では、収録データを手動で確認して、超音波ビームＳＷにおけるエコーＥ３から最大値を探し、最大値より６ｄＢ低下する範囲を求め、深さとして測定する。

自動処理の場合について、図２９を参照しながら、説明する。自動処理の場合には、ステップＳ３３０において、制御機構１０３は、最大値を０に初期化する。

次に、ステップＳ３４０において、制御機構１０３は、図２５に示したように、超音波探触子１０１をＺ１方向に移動する。そのとき、一定距離移動する毎に、エコーを取り込み、Ｎ箇所の位置にて、エコーを取り込む。取り込んだエコーに対して、ある時間ゲート（ｔ１，ｔ２）の範囲内に存在するエコーの強度（Ｉｎｔ）、位置（Ｘｉ）を記録する。すなわち、図１３（Ａ）に示すように、超音波探触子１０１の位置を、探触子１０１−Ｃ，１０１−Ａ，１０１−Ｂと変えて、超音波を放射し、図２９（Ｂ）のＡスコープ信号を得る。そして、図２９（Ｂ）に示す時間ゲート（ｔ１，ｔ２）の範囲内に存在するエコーＥ３の情報を記録する。すなわち、時間ゲートをかけることで、他のエコーの情報を取り除き、欠陥エコーＥ３の情報のみを選択する。

次に、ステップＳ３５０〜ステップＳ３７０において、制御機構１０３は、強度の測定値の大小関係を逐次比較することにより最大値を探索する。すなわち、ステップＳ３５０において、エコーの強度の測定値Ｉｎｔ（ｉ）と、それまでの最大値を比較し、エコーの強度の測定値Ｉｎｔ（ｉ）の方が大きければ、ステップＳ３６０において、最大値を測定値Ｉｎｔ（ｉ）に置き換える。そして、ステップＳ３７０において、超音波の入射角度がＮ通りになるまで、ステップＳ３５０，Ｓ３６０を繰り返す。

そして、ステップＳ３８０において、制御機構１０３は、測定値Ｉｎｔ（ｉ）の最大値Ｉｎｔ＿ｍａｘを与える探触子位置Ｘｍａｘを記録する。

次に、ステップＳ３９０において、制御機構１０３は、探索した最大値と比較して最大値より６ｄＢ（係数０．５）低下する探触子位置の範囲，すなわち、最小値Ｘｉ＿ｍｉｎと、最大値Ｘｉ＿ｍａｘを求める。

そして、ステップＳ４００において、制御機構１０３は、深さＤ＝Ｘｉ＿ｍａｘ−Ｘｉ＿ｍｉｎとして測定する。

なお、ステップＳ３９０においては、係数０．５（−６ｄＢ）の代わりに、０．２５（−１２ｄＢ）、もしくは条件式Ｉｎｔ[ｉ]／Ｉｎｔ[ｍａｘ]＞０．５をＳ／Ｎ＝１（エコー消失）に置き換えてもよい。また、手動処理の場合についても、１２ｄＢもしくはエコー消失としてもよい。

次に、図３０を用いて、Ｈ１１溶接線に対する本実施形態による超音波検査装置の構成について説明する。Ｈ１１溶接線に対する超音波検査装置に用いる走査機構の構成は、図１５に示したものと同様である。
図３０は、本発明の第３の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。図３０は、圧力容器の板厚断面から見た探触子の位置関係を示しており、Ｘ−Ｚ平面内における超音波の伝搬方向を示している。

そして、図示するように、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷは、圧力容器２１０の外面の法線方向から、照射されるとともに、超音波探触子を、探触子１０１−Ｃ，１０１−Ａ，１０１−Ｂとその位置を移動する。なお、欠陥の位置は、図３０に示す位置のもの以外に、前述の図２３に示す欠陥ＤＥの位置の欠陥についても、同様に、探傷できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、圧力容器の外面に超音波探触子を配置し、圧力容器を介して、圧力容器とその内部構造物との溶接部に対して超音波を照射して、溶接部の欠陥を検出するようにして痛め、圧力容器の内面に検査装置を設置した場合に比べて、形状のばらつきが少なく、検査対象への超音波の入射効率を一定に保つことができ、検査部位ごとに受信信号にばらつきが生じないため、欠陥の評価も容易になる。

また、超音波探触子は、圧力容器の外表面に設置するため、従来のように水中に設置する場合の大型化の問題も回避することができる。

さらに、Ｘ−Ｚ平面内では、超音波ＳＷを、圧力容器の外面の法線方向に入射するとともに、Ｚ軸方向に移動し、Ｘ−Ｙ平面内では、超音波ＳＷを扇形に走査することで、欠陥の深さを容易に測定することができる。

本発明の第１の実施形態による超音波検査装置の設置状態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置に用いる走査機構の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における超音波の扇形走査方法の原理説明図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における超音波の扇形走査のためのブロック図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係の説明図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置による検査方法を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置による検査時の表示例の説明図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置による欠陥の深さ測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による欠陥深さ測定の原理説明図である。 本発明の第１の実施形態による超音波検査装置に用いる探触子の他の例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置に用いる走査機構の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第１の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第２の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第２の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第２の実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係の説明図である。 本発明の第２の実施形態による超音波検査装置による欠陥の深さ測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による欠陥深さ測定の原理説明図である。 本発明の第２の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第２の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第３の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第３の実施形態による超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。 本発明の第３の実施形態による超音波検査装置における溶接線の形状と検出されるエコーの関係の説明図である。 本発明の第３の実施形態による超音波検査装置による欠陥の深さ測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態による欠陥深さ測定の原理説明図である。 本発明の第３の実施形態によるＨ１１溶接線に対する超音波検査装置における探触子の位置関係と超音波の伝播方向の説明図である。

符号の説明

１０１…超音波探触子
１０２…送受信部
１０３…制御機構
１０４…走査機構
１０５…表示部
１０６…シュー
２１０…圧力容器
２２０…シュラウドサポート
２２２…プレート
２３０…軌道
ＤＥ…欠陥
Ｅ…エコー
Ｆ−Ｈ９…溶接部の表面形状
Ｆ−ＩＳ…圧力容器内面
Ｈ９，Ｈ１１…溶接線
ＳＷ…超音波ビーム

Claims (5)

1. 原子炉圧力容器の外面に配置された超音波探触子と、
   該超音波探触子から発せられる超音波を扇形の面状に走査する制御手段とを有し、
   前記原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部に対して、前記超音波探触子から超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行う超音波検査装置であって、
   前記扇形の面状に走査される超音波の面が単一であって、前記原子炉圧力容器の外面の法線に対して超音波を斜めになるように入射させる入射手段を備え、
   この外面に配置された前記超音波探触子から前記原子炉圧力容器の内部に超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行うものであり、
   前記原子炉圧力容器の軸方向をＺ軸とし、前記原子炉圧力容器の半径方向をＸ軸とし、前記原子炉圧力容器の外面の接線方向をＹ軸とするとき、
   前記扇形の面は、Ｚ軸を含む軸方向の平面内において形成されるものであり、前記入射手段として前記原子炉圧力容器と前記超音波探触子との間に配置されるシューを用い、当該シューによって、前記扇形の面と前記圧力容器の外面の法線とがＺ軸方向から見たときに所定の角度で傾斜するように前記超音波を入射させることを特徴とする超音波検査装置。
2. 原子炉圧力容器の外面に配置された超音波探触子と、
   該超音波探触子から発せられる超音波を扇形の面状に走査する制御手段とを有し、
   前記原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部に対して、前記超音波探触子から超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行う超音波検査装置であって、
   前記扇形の面状に走査される超音波の面が単一であって、前記原子炉圧力容器の外面の法線に対して超音波を斜めになるように入射させる入射手段を備え、
   この外面に配置された前記超音波探触子から前記原子炉圧力容器の内部に超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行うものであり、
   前記原子炉圧力容器の軸方向をＺ軸とし、前記原子炉圧力容器の半径方向をＸ軸とし、前記原子炉圧力容器の外面の接線方向をＹ軸とするとき、
   前記扇形の面は、Ｚ軸を含む軸方向の平面内において形成されるものであり、前記入射手段として前記制御手段に遅延時間を与え、当該遅延時間を与えることによって、前記扇形の面と前記圧力容器の外面の法線とがＺ軸方向から見たときに所定の角度で傾斜するように前記超音波を入射させることを特徴とする超音波検査装置。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の超音波検査装置において、
   前記超音波を扇形の面状に走査したとき、前記欠陥から得られる反射波信号の強度の最大値から所定レベル低下する範囲を前記欠陥の深さとして測定する欠陥深さ測定手段を備えることを特徴とする超音波検査装置。
4. 原子炉圧力容器の外面に配置された超音波探触子と、
   該超音波探触子から発せられる超音波を扇形の面状に走査する制御手段とを有し、
   前記原子炉圧力容器と炉内構造物を接合する溶接部に対して、前記超音波探触子から超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行う超音波検査装置であって、
   前記扇形の面状に走査される超音波の面が単一であって、前記原子炉圧力容器の外面の法線に対して超音波を斜めになるように入射させる入射手段を備え、
   この外面に配置された前記超音波探触子から前記原子炉圧力容器の内部に超音波を送信し、前記溶接部中の欠陥からの反射波により、前記溶接部における欠陥の深さ測定を行うものであり、
   前記原子炉圧力容器の軸方向をＺ軸とし、前記圧力容器の半径方向をＸ軸とし、前記原子炉圧力容器の外面の接線方向をＹ軸とするとき、
   前記扇形の面は、Ｙ軸を含む軸方向の平面内において形成されるものであり、前記入射手段として前記原子炉圧力容器と前記超音波探触子との間に配置されるシューを用い、当該シューによって、前記扇形の面と前記圧力容器の外面の法線とがＹ軸方向から見たときに所定の角度で傾斜するように前記超音波を入射させることを特徴とする超音波検査装置。
5. 請求項４記載の超音波検査装置において、
   前記超音波を扇形に走査したとき、前記欠陥の開口部から得られる反射波信号により求められた反射源深さと、前記欠陥の上端部から得られる反射波信号により求められた反射源深さとの差を、前記欠陥の深さとして測定する欠陥深さ測定手段を備えることを特徴とする超音波検査装置。

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