JP5530975B2 - 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 - Google Patents
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Description
なお、図1では、便宜上、キー溝4を1つだけ示しているが、周方向に2つ以上あってもよい。そして、カップリング2の内周側には略直方体状のキー(図示せず)が形成されており、このキーがロータシャフト1のキー溝4に嵌合されている。
このとき、超音波探触子6aと6bの役割を逆とした場合、つまり超音波探触子6bを送信探触子、超音波探触子6aを受信探触子としてもよい。逆方向からも測定することでより信頼性の高い透過法による被検査材の超音波特性測定が可能となる。また、受信強度のデータのばらつきを低減するために、超音波探触子6aと6bの距離を保った状態で、周方向あるいはZ軸方向に移動して超音波の送信及び受信をしてデータ拡充を図ってもよい。
これは、ロータ径などの構造寸法,材料強度特性,トルク等の運転条件に基づいて、超音波検査において検出すべき欠陥寸法を決定し、その欠陥が検出できるための超音波探傷器10の探傷感度を設定する。この基準検出レベルは検査対象であるロータ形状を模擬した対比試験体での欠陥を予め探傷した条件に基づいて探傷制御器11が記憶しておき、超音波探傷器10に設定する。
超音波探傷器10は超音波の送信および受信信号の処理手順を超音波透過法の測定モードに変更する。つまり、超音波探触子6aから送信して、材料中を伝播した超音波を超音波探触子6bで受信するようにする。そして、探傷制御器11からの指示により、超音波探傷器10では超音波透過法による測定を行う。ここで、対比試験体と検査対象のロータで超音波減衰などの超音波特性が異なる場合、2つの透過法エコー強度、つまりCとDに差が生じる。
ステップ160で設定した欠陥検出レベルEと、ステップ170の測定時に得た反射信号のエコー強度Fを比較する。このとき、F<Eならば、ステップ190の“き裂なし”の判定になる。しかし、F≧Eならば、ステップ200の“き裂あり”の判定になる。“き裂あり”の場合は、運転継続のために詳細評価が必要になる。例えば、ステップ210のようにき裂寸法測定などの追加測定を行い、健全性評価解析に必要なデータを測定する。
2 カップリング
3 中心孔
4 キー溝
4a,4b,4c,4d キー溝のコーナ部
5 き裂
6,6a,6b 超音波探触子
7 レール
8a,8b スキャナ
9a,9b アーム
10 超音波探傷器
11 探傷制御器
11a 探傷感度データベース
11b 基準感度設定手段
11c 超音波透過法測定手段
11d 超音波透過法強度算出手段
11e 補正強度算出手段
11f 探傷感度設定手段
11g 欠陥部探傷手段
11h 信号強度抽出手段
11i 欠陥判別手段
12 探触子移動制御器
13 表示器
Claims (9)
- コーナ部を備えた溝を有する円筒状構造物における超音波探傷方法において、
前記円筒状構造物の外表面に設置した第一の超音波探触子及び第二の超音波探触子を、前記円筒状構造物の半径をrとし、前記超音波探触子の屈折角をθとしたときに、前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子との前記円筒状構造物表面上の距離(s)が、
s=2r(0.5π−θ)
を満たし、かつ、前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子を結ぶ線が前記円筒状構造物の中心軸に対して直交するように配置するステップと、
前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子を用いた超音波透過法により透過法信号強度を測定し、前記透過法信号強度から算出した前記円筒状構造物の超音波特性と対比試験体を用いた試験で求めた超音波特性に基づいて補正強度を算出し、前記補正強度を考慮して欠陥検出レベルを設定するステップと、
前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子を前記コーナ部の方向に正対するように回転走査し、前記コーナ部に発生した欠陥からの反射波の反射信号強度を測定するステップと、
前記欠陥検出レベルと前記反射信号強度を比較して欠陥検出判定を行うステップからなることを特徴とした超音波探傷方法。 - 請求項1に記載の超音波探傷方法において、
前記超音波探触子が斜角探触子あるいは超音波アレイセンサであることを特徴とした超音波探傷方法。 - 請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の超音波探傷方法において、
前記円筒状構造物が発電機ロータシャフトであることを特徴とした超音波探傷方法。 - 請求項3に記載の超音波探傷方法において、
前記発電機ロータシャフトがキー溝構造を有することを特徴とした超音波探傷方法。 - 請求項4に記載の超音波探傷方法において、
前記超音波反射法による欠陥検出試験時にはキー溝のコーナ部に対して斜め方向から超音波を入射することを特徴とした超音波探傷方法。 - コーナ部を備えた溝を有する円筒状構造物における超音波探傷装置において、
前記円筒状構造物の外表面に設置した第一の超音波探触子及び第二の超音波探触子と、
前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子と信号の送受信を行なって超音波の送信および受信を行う超音波探傷器と、
前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子を前記円筒状構造物の中心軸方向および円周方向に移動できるように設けられ、かつ前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子を外表面法線方向に対して回転走査できる探触子移動機構と、
対比試験体を用いた試験で求めた基準検出レベルを記憶する探傷感度データベースから、前記基準検出レベルの呼び出しを行う基準感度設定手段及び、
前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子を、前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子の超音波の送信及び受信方向が一致するように対向し、かつ前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子を結ぶ線が前記円筒状構造物の中心軸に対して直交するように配置して超音波透過法を行う超音波透過法測定手段及び、
前記超音波透過法測定手段により取得した透過法信号強度から算出した前記円筒状構造物の構成部材の超音波特性と前記探傷感度データベースに記憶された対比試験体の超音波特性とに基づいて補正強度を求める補正強度算出手段及び、
前記基準検出レベル及び前記補正強度より欠陥検出レベルを求める探傷感度設定手段及び、
前記第一の超音波探触子及び前記第二の超音波探触子を前記コーナ部の方向に正対するように回転させ、前記コーナ部に対して超音波を照射し欠陥からの反射波を受信し反射信号強度を測定する欠陥部探傷手段及び、
前記欠陥検出レベルと前記反射信号強度を比較して欠陥の是非を判定する欠陥判別手段を備えた探傷制御器と、
を有することを特徴とした超音波探傷装置。 - 請求項6に記載の超音波探傷装置において、
前記超音波探触子が斜角探触子あるいは超音波アレイセンサであることを特徴とした超音波探傷装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の超音波探傷装置において、
前記円筒状構造物が発電機ロータシャフトであることを特徴とした超音波探傷装置。 - 請求項8に記載の超音波探傷装置において、
前記発電機ロータシャフトがキー溝構造を有することを特徴とした超音波探傷装置。
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