JP5656674B2 - 伝熱管の検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器の伝熱管を検査する際に適用される伝熱管の検査装置および検査方法に関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる熱交換器としての蒸気発生器は、逆Ｕ字形状に形成された多数の伝熱管が、両端部を胴部内の管板に対して挿入固定されている。この伝熱管は、その健全性が検査される。このような検査において、伝熱管が管板に開口する部分のシール溶接部の検査がある。

シール溶接部の欠陥（傷など）は、一次冷却水側から二次冷却水側への経路（リークパス）の形成要因となりうることから、蒸気発生器の製造時にシール溶接部の検査を実施している。また、蒸気発生器を供用した後の定期検査時にもシール溶接部を検査する可能性が考えられる。

この検査には、シール溶接部の表面に存在する欠陥を比較的高速で検査できることから、渦電流探傷検査（ＥＣＴ：Eddy Current Testing）を採用することがある。従来では、種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。

また、蒸気発生器の伝熱管は、数多くあり、当該伝熱管の検査を作業者の手作業によって行うことは、多くの時間がかかるとともに、手間のかかる作業である。このため、検査の高速化および遠隔操作による自動化を図ることが望まれている。また、蒸気発生器を供用した後の定期検査時では、伝熱管が開口する水室内が、原子炉で加熱された一次冷却水に直接触れて放射線雰囲気になっていることから、検査を行う作業者が水室内に長時間留まることは好ましくない。このため、水室の外部からの遠隔操作によって検査を行うことが好適である。従来では、伝熱管に挿通されるクランプ機構によって管板面に支持され、かつ管板面に沿って移動可能に構成された検査ロボットが提案されている（例えば、特許文献３および４参照）。

特開平５−３２２８５５号公報 特開２００５−２６２２１８号公報 特許第３１３７５７６号公報 特開平１０−２２７７６５号公報

シール溶接部の検査においては、伝熱管の管板に開口する部分に沿って検出部を回転移動させる。そして、検出部の回転移動を行うには、当該回転を支持する支持部を、伝熱管に挿入させる。しかし、水室の外部からの遠隔操作によって検査を行うため、例えば、上述した検査ロボットに検出部を搭載する場合には、検査ロボットの移動に際して支持部が干渉しないように、当該支持部を伝熱管に対して引き抜く必要がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管のシール溶接部を遠隔操作によって検査することのできる伝熱管の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の伝熱管の検査装置は、伝熱管が開口する管板の管板面に固定される固定手段に設けられ、前記伝熱管が前記管板に溶接されたシール溶接部の検査を行う伝熱管の検査装置であって、前記伝熱管に対して挿抜される挿入部と、前記シール溶接部における欠陥の有無を検出する検出手段を有した検出部と、前記挿入部の中心軸の回りに前記検出部を回転させる回転機構と、前記固定手段に対し、前記挿入部、前記検出部および前記回転機構を、前記検出部の回転の中心軸に沿って移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする。

この伝熱管の検査装置によれば、移動機構によって、挿入部、検出部および回転機構を、検出部の回転の中心軸に沿って移動させることで、挿入部を検査対象の伝熱管に挿入して当該伝熱管のシール溶接部の欠陥の有無を検出手段で検出することが可能になる一方、挿入部を伝熱管から抜き出して固定手段を他の検査対象の伝熱管の位置に移動させることが可能になる。この結果、伝熱管のシール溶接部を遠隔操作によって検査することができる。

また、本発明の伝熱管の検査装置は、前記固定手段に対し、少なくとも前記挿入部、前記検出部および前記回転機構を、前記検出部の回転の中心軸に直交する方向にスライド移動させるスライド移動機構を備えることを特徴とする。

この伝熱管の検査装置によれば、検査対象の伝熱管に対して検出部の回転の中心軸の位置にズレがあったとしても、スライド移動機構によって挿入部、検出部および回転機構を、検出部の回転の中心軸に直交する方向にスライド移動させることにより、当該ズレを吸収して挿入部を検査対象の伝熱管に挿入させつつ、検出部を伝熱管のシール溶接部に沿って回転させるため、検査精度を向上することができる。

また、本発明の伝熱管の検査装置は、前記検出部の回転角度を検出する回転角度検出手段を備えることを特徴とする。

この伝熱管の検査装置によれば、伝熱管を管板への取り付けた向きに対応して検出手段の回転の位置を合わせることができるため、シール溶接部の欠陥を検出した位置が特定し易くなり、検査精度を向上することができる。

また、本発明の伝熱管の検査装置は、前記挿入部に設けられ、当該挿入部を前記伝熱管内に固定する固定機構を備えることを特徴とする。

この伝熱管の検査装置によれば、検出部を回転させる際に、その回転の中心軸の位置ズレを防止することで、検出部を伝熱管のシール溶接部に沿って回転させるため、検査精度を向上することができる。

また、本発明の伝熱管の検査装置は、少なくとも前記挿入部、前記検出部、前記回転機構を、前記中心軸を前記伝熱管の配列間隔を基準とした間隔として複数組み備えることを特徴とする。

この伝熱管の検査装置によれば、検査対象の伝熱管を複数として、同時に検査することが可能になり、検査時間を短縮することができる。

また、本発明の伝熱管の検査装置は、各前記組みごとに前記移動機構を備えることを特徴とする。

例えば、蒸気発生器では、伝熱管を支持する各管支持板の間に設けられるステーロッドが伝熱管の間に配置されている場合や、管板の周縁部に伝熱管が配置されている場合では、各組み全てを用いることができない場合がある。そのため、この伝熱管の検査装置によれば、伝熱管がない箇所に配置された挿入部、検出部および回転機構を移動させず、伝熱管がある箇所に配置された挿入部、検出部および回転機構を移動機構によって移動させるため、死角なく検査を行うことができる。

上述の目的を達成するために、本発明の伝熱管の検査方法は、伝熱管が開口する管板の管板面に固定される固定手段に設けられ、前記伝熱管に対して挿抜される挿入部と、前記シール溶接部における欠陥の有無を検出する検出手段を有した検出部と、前記挿入部の中心軸の回りに前記検出部を回転させる回転機構と、前記固定手段に対し、前記挿入部、前記検出部および前記回転機構を、前記検出部の回転の中心軸に沿って移動させる移動機構と、前記検出部の回転角度を検出する回転角度検出手段と、を備える検査装置を用い、前記伝熱管が前記管板に溶接されたシール溶接部の検査を行う伝熱管の検査方法であって、前記固定手段が前記管板の管板面に固定された状態で、前記回転角度検出手段によって前記検出部の回転角度を検出する工程と、次に、前記移動機構によって前記挿入部を移動させ、前記挿入部を前記伝熱管に挿入するとともに前記検出部の検出手段を前記シール溶接部に対向させる工程と、次に、検出された回転角度に基づいて前記回転機構によって前記検出部を回転させる工程と、を含むことを特徴とする。

この伝熱管の検査方法によれば、移動機構によって、挿入部、検出部および回転機構を、検出部の回転の中心軸に沿って移動させることで、挿入部を検査対象の伝熱管に挿入して当該伝熱管のシール溶接部の欠陥の有無を検出手段で検出することが可能になる一方、挿入部を伝熱管から抜き出して固定手段を他の検査対象の伝熱管の位置に移動させることが可能になる。この結果、伝熱管のシール溶接部を遠隔操作によって検査することができる。しかも、回転角度検出手段によって検出部の回転角度を検出する工程によって、伝熱管を管板への取り付けた向きに対応して検出手段の回転の位置を合わせることができるため、シール溶接部の欠陥を検出した位置が特定し易くなり、検査精度を向上することができる。

また、本発明の伝熱管の検査方法は、前記回転機構によって前記検出部を回転させる工程では、前記検出部を前記中心軸の回りに正逆回転させることを特徴とする。

この伝熱管の検査方法によれば、検出部を中心軸の回りに正逆回転させることによって、正逆回転時の双方の検査信号を組み合わせて判断できるので、より正確な検査を行うことができる。

本発明によれば、伝熱管のシール溶接部を遠隔操作によって検査することができる。

図１は、蒸気発生器の概略側断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る伝熱管の検査装置を示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る伝熱管の検査装置の使用状態を示す概略図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る伝熱管の検査装置の検査部を示す側断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る伝熱管の検査装置の検査部の動作を示す側断面図である。 図６は、検査部の挿入部および検出部を示す拡大断面図である。 図７は、検査部の一部拡大平面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る伝熱管の検査方法を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、蒸気発生器の概略側断面図である。熱交換器としての蒸気発生器１は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる。加圧水型原子炉は、原子炉冷却材および中性子減速材として軽水を使用している。加圧水型原子炉は、軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水としての一次冷却水を蒸気発生器１に送る。蒸気発生器１では、高温高圧の一次冷却水の熱を二次冷却水に伝え、二次冷却水に水蒸気を発生させる。そして、この水蒸気によりタービン発電機が回されて発電する。

蒸気発生器１は、上下方向に延在され、かつ密閉された中空円筒形状を成し、上半部に対して下半部が若干小径とされた胴部２を有している。胴部２は、その下半部内に、該胴部２の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状を成す管群外筒３が設けられている。この管群外筒３は、その下端部が、胴部２の下半部内の下方に配置された管板４近傍まで延設されている。管群外筒３内には、伝熱管群５Ａが設けられている。伝熱管群５Ａは、逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管５から成る。各伝熱管５は、Ｕ字形状の円弧部を上方に向けて配置され、下端部が管板４の管穴に挿通支持されていると共に、中間部が複数の管支持板６を介して管群外筒３に支持されている。管支持板６は、多数の伝熱管挿通穴が形成されており、この伝熱管挿通穴に各伝熱管５が挿通されることで各伝熱管５を支持する。

胴部２は、その下端部に水室７が設けられている。水室７は、内部が隔壁８により入室７Ａと出室７Ｂとに区画されている。入室７Ａは、各伝熱管５の一端部が連通され、出室７Ｂは、各伝熱管５の他端部が連通されている。また、入室７Ａは、胴部２の外部に通じる入口ノズル７Ａａが形成され、出室７Ｂは、胴部２の外部に通じる出口ノズル７Ｂａが形成されている。そして、入口ノズル７Ａａは、加圧水型原子炉から一次冷却水が送られる冷却水配管（図示せず）が連結され、出口ノズル７Ｂａは、熱交換された後の一次冷却水を加圧水型原子炉に送る冷却水配管（図示せず）が連結される。

胴部２は、その上半部内に、給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器９、および分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器１０が設けられている。気水分離器９と伝熱管群５Ａとの間には、外部から胴部２内に二次冷却水の給水を行う給水管１１が挿入されている。さらに、胴部２は、その上端部に、蒸気排出口１２が形成されている。また、胴部２は、その下半部内に、給水管１１からこの胴部２内に給水された二次冷却水を、胴部２と管群外筒３との間を流下させて管板４にて折り返させ、伝熱管群５Ａに沿って上昇させる給水路１３が形成されている。なお、蒸気排出口１２は、タービンに蒸気を送る冷却水配管（図示せず）が連結され、給水管１１は、タービンで使用された蒸気が復水器（図示せず）で冷却された二次冷却水を供給するための冷却水配管（図示せず）が連結される。

このような蒸気発生器１では、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却水は、入室７Ａに送られ、多数の伝熱管５内を通って循環して出室７Ｂに至る。一方、復水器で冷却された二次冷却水は、給水管１１に送られ、胴部２内の給水路１３を通って伝熱管群５Ａに沿って上昇する。このとき、胴部２内で、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水は出室７Ｂから加圧水型原子炉に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行った二次冷却水は、胴部２内を上昇し、気水分離器９で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器１０で湿分が除去されてからタービンに送られる。

このような蒸気発生器１の伝熱管５は、蒸気発生器１が供用された後、例えば、燃料交換作業のため定期的に炉心の運転を停止する際に同時に検査が行われる。この検査においては、水室７内が原子炉で加熱された一次冷却水に直接触れて放射線雰囲気になっていることから、検査を行う作業者が水室７内に長時間留まることは好ましくない。このため、水室７の外部からの遠隔操作によって検査を行う検査装置が用いられる。

図２は、本実施の形態に係る伝熱管の検査装置を示す斜視図であり、図３は、本実施の形態に係る伝熱管の検査装置の使用状態を示す概略図である。図２に示すように、本実施の形態の伝熱管５の検査装置２０は、水室７内において、伝熱管５が開口する管板面（管板４の下面）に固定される固定手段である検査ロボット２１を備える。なお、固定手段としては、伝熱管５が開口する管板面（管板４の下面）に固定されるもので、例えば、図には明示しないが、水室７内に配置されるマニピュレータなどであってもよく、検査ロボット２１に限定されるものではない。

図２に示すように、検査ロボット２１は、円形の基板２１１にＸ軸方向歩行装置２１２とＹ軸方向歩行装置２１３とが設けられている（管板面に沿う２次元で直交するＸ軸とＹ軸とで表す）。Ｘ軸方向歩行装置２１２は、３本のクランプ軸２１２ａを有している。クランプ軸２１２ａは、それぞれクランプシリンダ２１２ｂによって管板面に開口する伝熱管５の中に挿入され、拡張されて伝熱管５内で固定される一方、クランプシリンダ２１２ｂによって拡張が解除されつつ伝熱管５から抜き出される。また、Ｘ軸方向歩行装置２１２は、Ｘ軸駆動シリンダ２１２ｃを備えている。Ｘ軸駆動シリンダ２１２ｃは、２本のクランプ軸２１２ａをＸ軸方向に伝熱管５の１ピッチ分だけ移動させる。

同様にＹ軸方向歩行装置２１３は、３本のクランプ軸２１３ａを有している。クランプ軸２１３ａは、それぞれクランプシリンダ２１３ｂによって管板面に開口する伝熱管５の中に挿入され、拡張されて伝熱管５内で固定される一方、クランプシリンダ２１３ｂによって拡張が解除されつつ伝熱管５から抜き出される。また、Ｙ軸方向歩行装置２１３は、Ｙ軸駆動シリンダ２１３ｃを備えている。Ｙ軸駆動シリンダ２１３ｃは、２本のクランプ軸２１３ａをＹ軸方向に伝熱管５の１ピッチ分だけ移動させる。

また、検査ロボット２１は、基板２１１に複数（本実施の形態では３つ）のガイドローラ２１４が設けられている。

また、検査ロボット２１は、基板２１１の外周部に回転台２１５が設けられている。回転台２１５は、駆動装置２１６によって基板２１１の円周方向に所定角度駆動される。回転台２１５は、取付板２１７が設けられている。この取付板２１７は、昇降機構２１８が取り付けられている。昇降機構２１８は、昇降台２１８ａがベルト２１８ｂを介して取付板２１７に連結されている。ベルト２１８ｂは、駆動モータ２１８ｃによって昇降台２１８ａを昇降させる。この昇降台２１８ａは、後述の検査部２２が取り付けられている。

このような検査ロボット２１は、Ｘ軸方向歩行装置２１２およびＹ軸方向歩行装置２１３によって、管板４に所定のピッチで配置された伝熱管５の１ピッチを歩幅とし、管板面に沿う２次元方向に歩行移動する。この歩行移動の際、ガイドローラ２１４が管板面に接して移動を案内する。これにより、検査ロボット２１は、図３に示すように、管板面の任意の位置に移動して固定されるので、検査部２２を検査対象の伝熱管５の位置に配置して所定の検査を行うことが可能になる。また、検査ロボット２１は、必要に応じ、回転台２１５が回転することで検査部２２が回転移動されるので、当該検査部２２を検査対象の伝熱管５の位置に配置して所定の検査を行うことが可能になる。

なお、検査ロボット２１は、伝熱管５の検査に先立ち、着脱自在な長い操作棒（図示せず）が取り付けられる。この操作棒を、作業者が掴持してマンホール７Ｃから水室７内に挿入し、当該マンホール７Ｃの直上における管板４の管板面に位置決めする。そして、検査ロボット２１は、Ｘ軸方向歩行装置２１２およびＹ軸方向歩行装置２１３の各クランプ軸２１２ａ，２１３ａを伝熱管５の中に挿入してクランプする。その後、操作棒を取り外すことで、検査ロボット２１は、基板２１１から延びる操作用ケーブル２１９がマンホール７Ｃから水室７の外部に引き出された形態で管板４の管板面に設置される。このように検査ロボット２１を管板４に設置した後、昇降機構２１８の駆動モータ２１８ｃを作動させてベルト２１８ｂを図２に示す位置から下方に延出させ、昇降台２１８ａをマンホール７Ｃまで降下させる。そして、この昇降台２１８ａに検査部２２を取り付け、再び駆動モータ２１８ｃを作動させてベルト２１８ｂを上方に収納し、昇降台２１８ａを図２に示す元の位置に復帰させ、検査部２２に接続したケーブル２２ａをマンホール７Ｃから水室７の外部に引き出された形態とし、検査準備を完了する。

図４は、本実施の形態に係る伝熱管の検査装置の検査部を示す側断面図であり、図５は、検査部の動作を示す側断面図であり、図６は、検査部の挿入部および検出部を示す拡大断面図であり、図７は、検査部の一部拡大平面図である。なお、図４および図５では、上述したような固定手段としての検査ロボット２１に検査部２２が取り付けられた状態であって、かつ検査ロボット２１が管板４の管板面に固定された状態を示している。

図４および図５に示すように、検査部２２は、固定手段としての検査ロボット２１、詳しくは昇降機構２１８の昇降台２１８ａに取り付けられる取付基部２２１に対し、シール溶接部Ｗを検査するための検査プローブ部２２２が設けられている。

検査プローブ部２２２は、挿入部２２３と、検出部２２４と、回転機構２２５と、移動機構２２６とを備えている。

挿入部２２３は、図４および図５に示すように、伝熱管５に対して挿抜されるものである。挿入部２２３は、伝熱管５に挿入された場合、その外周部が伝熱管５の内周面に押し当てられて当該伝熱管５内に留まるように構成されている。例えば、図６に示すように、挿入部２２３は、弾性変形可能な接触部材２２３ａを外周部に有し、当該接触部材２２３ａが弾性変形することによって伝熱管５の内周面に押し当てられる構成とする。伝熱管５に挿入された挿入部２２３は、伝熱管５の中心軸Ｃ１に対して自身の中心軸Ｃ２が一致される。また、挿入部２２３の伝熱管５に向く先端部は、伝熱管５に向けて先細りとなるテーパ面が形成され、伝熱管５への挿入を容易にするとともに、伝熱管５の中心軸Ｃ１に対して挿入部２２３の中心軸Ｃ２の位置にズレがあったとしても、このズレを吸収して挿入部２２３を伝熱管５へ挿入させることができる。

検出部２２４は、挿入部２２３と同じ中心軸Ｃ２を中心軸として、挿入部２２３に連結されている。検出部２２４は、先端が挿入部２２３に連結された柱状部２２４ａと、当該柱状部２２４ａの基端の周囲に突出して形成された鍔部２２４ｂとを有する。柱状部２２４ａは、挿入部２２３とともに伝熱管５に挿入される径に形成されている。鍔部２２４ｂは、伝熱管５の開口よりも大きい径に形成されている。すなわち、検出部２２４は、図５に示すように、柱状部２２４ａが伝熱管５に挿入された状態で、鍔部２２４ｂがシール溶接部Ｗに対向するように構成されている。この検出部２２４は、図６に示すように、鍔部２２４ｂのシール溶接部Ｗに対向する部分に、シール溶接部Ｗにおける欠陥の有無を検出する検出手段２２４ｃが設けられている。

検出手段２２４ｃは、図６に示すように、接触子２２４ｃａと、ＥＣＴコイル２２４ｃｂと、押圧部２２４ｃｃとを含み構成されている。接触子２２４ｃａは、ＥＣＴコイル２２４ｃｂが内部に配置され、当該ＥＣＴコイル２２４ｃｂを伴い、鍔部２２４ｂのシール溶接部Ｗに対向する部分に対し、シール溶接部Ｗに接近・離隔する態様で設けられている。ＥＣＴコイル２２４ｃｂは、高周波電流が通電されることで、電磁誘導によって検査対象の金属部に渦電流を発生させ、検査対象に欠陥（傷など）がある場合は、渦電流が変化することから、当該渦電流の変化を検出することで、検査対象に欠陥があることを検出する。押圧部２２４ｃｃは、圧縮コイルバネなどの弾性体によって構成されたもので、鍔部２２４ｂに内装され、接触子２２４ｃａを鍔部２２４ｂの外方であって、シール溶接部Ｗに接近する方向に押圧付勢するものである。すなわち、鍔部２２４ｂのシール溶接部Ｗに対向している状態において、接触子２２４ｃａは、押圧部２２４ｃｃによってシール溶接部Ｗに接触するように常に押圧される。このため、ＥＣＴコイル２２４ｃｂは、シール溶接部Ｗに対して常に同じ距離を保つように支持されることになる。なお、検出手段２２４ｃは、単一で設けられていてもよいが、中心軸Ｃ２から等間隔で、かつ鍔部２２４ｂの周方向に等間隔で複数設けられていてもよい。検出手段２２４ｃを複数設けることにより、それぞれのＥＣＴコイル２２４ｃｂによって欠陥の有無を検出できるので、検出精度が向上する。

回転機構２２５は、図４および図５に示すように、挿入部２２３が挿入される伝熱管５の中心軸Ｃ１の回りに検出部２２４を回転させるものである。回転機構２２５は、検出部２２４の基端であって鍔部２２４ｂ側に連結されたモータを有して構成され、当該モータの駆動によって、検出部２２４を中心軸Ｃ２の回りに回転させる。なお、上述したように検出部２２４は、挿入部２２３に連結されており、回転機構２２５によって検出部２２４が回転された場合、当該回転が挿入部２２３に伝達されることになる。しかし、図６に示すように、挿入部２２３は、伝熱管５の内周面に押し当てられる接触部材２２３ａと、その内側部分との間に、相互が中心軸Ｃ２の回りに相対的に回転するようにベアリング２２３ｂが設けられている。このため、回転機構２２５による回転が、伝熱管５の内周面に押し当てられる接触部材２２３ａに伝達されることはなく、挿入部２２３が伝熱管５内に留まることを許容する。

移動機構２２６は、図４および図５に示すように、固定手段としての検査ロボット２１、詳しくは昇降機構２１８の昇降台２１８ａに取り付けられる取付基部２２１に対し、挿入部２２３および検出部２２４および回転機構２２５を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に沿って移動させるものである。移動機構２２６は、回転機構２２５を支持する支持台２２６ａと、取付基部２２１に対して一対のローラ２２６ｂ間で上下方向に循環移動可能に設けられた無端状のベルト２２６ｃと、ベルト２２６ｃを循環移動させるモータ２２６ｄとを含み構成されている。すなわち、移動機構２２６は、モータ２２６ｄの駆動によって、ベルト２２６ｃが循環移動し、これに伴って支持台２２６ａが上下移動することで、挿入部２２３および検出部２２４および回転機構２２５を、中心軸Ｃ２に沿って上下移動させる。この移動機構２２６によって移動する挿入部２２３は、図４に示すように伝熱管５から抜き出される形態、または図５に示すように伝熱管５に挿入される形態となる。また、移動機構２２６によって移動する検出部２２４は、図４に示すように、柱状部２２４ａが伝熱管５から抜き出される形態、または図５に示すように柱状部２２４ａが伝熱管５に挿入されて鍔部２２４ｂの検出手段２２４ｃがシール溶接部Ｗに対向する形態となる。図４に示すように伝熱管５から抜き出される形態や、図５に示すように検出手段２２４ｃがシール溶接部Ｗに対向する形態は、モータ２２６ｄにステッピングモータを適用してステップ数により検出したり、各種センサで移動位置を検出したり、モータ２２６ｄのトルク変化を検出したりすることで認識することが可能である。なお、移動機構２２６は、図には明示しないが、アクチュエータ（油圧シリンダ、空圧シリンダ、電動機、油圧モータなど）を用いたものであってもよい。

また、検査プローブ部２２２は、図７に示すように、スライド移動機構２２７をさらに備えている。スライド移動機構２２７は、固定手段としての検査ロボット２１、詳しくは昇降機構２１８の昇降台２１８ａに取り付けられる取付基部２２１に対し、挿入部２２３、検出部２２４、回転機構２２５および移動機構２２６を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に直交する方向にスライド移動させるものである。スライド移動機構２２７は、挿入部２２３、検出部２２４、回転機構２２５、移動機構２２６、および後述の回転角度検出手段２２８を１つのユニットとして構成し、このユニットが、スライドテーブル２２７ａに配置されている。スライドテーブル２２７ａは、中心軸Ｃ２に直交し、かつ固定手段としての検査ロボット２１が管板４の管板面に固定されている状態で水平方向（図７の矢印Ａ方向）に延在する一対のスライドレール２２７ｂに対し、各スライダ２２７ｃを介して当該スライドレール２２７ｂの延在方向に移動可能に設けられている。また、各スライドレール２２７ｂは、中心軸Ｃ２およびスライドレール２２７ｂに直交し、かつ固定手段としての検査ロボット２１が管板４の管板面に固定されている状態で水平方向（図７の矢印Ｂ方向）に延在して取付基部２２１に固定されたスライドレール２２７ｄに対し、各スライダ２２７ｅを介して当該スライドレール２２７ｄの延在方向に移動可能に設けられている。このため、スライドテーブル２２７ａは、スライドレール２２７ｂおよびスライドレール２２７ｄによって、取付基部２２１に対し、固定手段としての検査ロボット２１が管板４の管板面に固定されている状態で水平方向にスライド移動する。この結果、スライドテーブル２２７ａに配置された挿入部２２３、検出部２２４、回転機構２２５および移動機構２２６は、取付基部２２１に対し、固定手段としての検査ロボット２１が管板４の管板面に固定されている状態で水平方向にスライド移動することになる。なお、スライドレール２２７ｂを移動する各スライダ２２７ｃは、スライドレール２２７ｂの延在方向の中央部を基準位置として留まるようにバネなどで支持されることが好ましい。また、スライドレール２２７ｄを移動する各スライダ２２７ｅは、スライドレール２２７ｄの延在方向の中央部を基準位置として留まるようにバネなどで支持されることが好ましい。

また、検査プローブ部２２２は、図４および図５に示すように、検出部２２４の回転角度を検出する回転角度検出手段２２８を備えている。回転角度検出手段２２８は、上述の回転機構２２５によって回転される検出部２２４の検出手段２２４ｃの回転角度を検出するもの、すなわち検出手段２２４ｃの回転の地表面などに対する絶対的な方向を検出するものである。絶対的な回転角度検出手段２２８としては、例えば、ジャイロセンサと加速度センサとを組み合わせたものが考えられる。これは、図４および図５に示すように、回転機構２２５側に取り付けられていても、図には明示しないが検出部２２４側に取り付けられていてもよい。これにより、検出手段２２４ｃの回転位置を検出する。なお、回転角度検出手段２２８として、検出手段２２４ｃの回転の絶対的な方向を検出するものであれば、ジャイロセンサと加速度センサとを組み合わせたもの以外であってもよい。

また、検査プローブ部２２２は、図６に示すように、挿入部２２３を伝熱管５内に固定する固定機構２２９を備えている。固定機構２２９は、検出部２２４、または検出部２２４と固定されている部分に設けられ、空圧シリンダ、油圧シリンダ、電動機、油圧モータなどからなるアクチュエータ２２９ａと、当該アクチュエータ２２９ａによって中心軸Ｃ２に沿って移動される作動部材２２９ｂと、当該作動部材２２９ｂの移動に伴って挿入部２２３の中心軸Ｃ２を中心とする放射方向に移動可能に設けられた移動部材２２９ｃとを備えている。作動部材２２９ｂは、楔状に形成されている。移動部材２２９ｃは、作動部材２２９ｂの楔部分に当接して設けられている。このため、本実施形態では、アクチュエータ２２９ａによって作動部材２２９ｂが、図６における上方に移動した場合、移動部材２２９ｃが中心軸Ｃ２の放射方向外側に移動し、これによりベアリング２２３ｂを介して接触部材２２３ａが伝熱管５の内周面に押し当てられ、挿入部２２３が伝熱管５内に固定される。一方、アクチュエータ２２９ａによって作動部材２２９ｂが、図６における下方に移動した場合、移動部材２２９ｃが中心軸Ｃ２の放射方向内側に移動し、これにより接触部材２２３ａが伝熱管５の内周面から離隔し、挿入部２２３の固定が解除される。なお、上記固定機構２２９を備える場合、接触部材２２３ａは弾性変形しなくてもよい。

また、上述した検査プローブ部２２２は、単一の構成でもよいが、中心軸Ｃ２が伝熱管５の配列間隔を基準とした間隔として複数組み（本実施の形態では、図２，図４，図５に示すように２組）備えていてもよい。この場合、挿入部２２３、検出部２２４、回転機構２２５、移動機構２２６、スライド移動機構２２７、回転角度検出手段２２８および固定機構２２９を１つのユニットとし、このユニットを複数組み備える。また、挿入部２２３、検出部２２４、回転機構２２５、スライド移動機構２２７、回転角度検出手段２２８および固定機構２２９を１つのユニットとし、このユニットを複数組み備え、移動機構２２６が全てのユニットをともに移動させるように構成してもよい。なお、移動機構２２６が全てのユニットをともに移動させる構成の場合、図には明示しないが、スライド移動機構は、挿入部２２３、検出部２２４、回転機構２２５、回転角度検出手段２２８および固定機構２２９を１組としてスライドテーブルに配置し、各組みのスライドテーブルをスライド移動させる。また、移動機構２２６が全てのユニットをともに移動させる構成の場合、図には明示しないが、スライド移動機構は、各組みの挿入部２２３、検出部２２４、回転機構２２５、回転角度検出手段２２８および固定機構２２９と、１つの移動機構とをともに１つのスライドテーブルに配置し、この１つのスライドテーブルをスライド移動させる。

上述した検査装置２０の動作、および上述した検査装置２０を用いた検査方法について以下に説明する。図８は、本実施の形態に係る伝熱管の検査方法を示すフローチャートである。

図８に示すように、まず、検査プローブ部２２２が検査対象の伝熱管５の直下に位置するように、検査ロボット２１を管板４の管板面に固定する（ステップＳ１：図４参照）。すなわち、検査対象の伝熱管５の中心軸Ｃ１と、検査プローブ部２２２の中心軸Ｃ２とを一致させた状態とする。このとき、挿入部２２３は、伝熱管５から抜き出された位置にあり、検査ロボット２１の移動を阻害しない。次に、回転角度検出手段２２８によって検出手段２２４ｃの回転の位置を検出し、所定の回転角度を０度として初期化する（ステップＳ２）。これにより、検査対象の伝熱管５を管板４への取り付けた向きに対応して検出手段２２４ｃの回転の位置が合わせられる。次に、移動機構２２６によって挿入部２２３を中心軸Ｃ２に沿って移動（上昇）させ、挿入部２２３を検査対象の伝熱管５に挿入する（ステップＳ３：図５参照）。これにより、検出手段２２４ｃが検査対象の伝熱管５のシール溶接部Ｗに対向する形態となる。次に、シール溶接部Ｗの検査を行う（ステップＳ４）。かかるステップＳ４の検査では、ステップＳ２において初期化された検出手段２２４ｃの回転の位置から回転機構２２５によって検出部２２４を一方向（正方向）に１回転させる。これにより、検出手段２２４ｃがシール溶接部Ｗの周方向に沿って１回転し、当該シール溶接部Ｗの欠陥の有無が検査される。次に、シール溶接部Ｗの検査を再度行う（ステップＳ５）。かかるステップＳ５の検査では、ステップＳ２において初期化された検出手段２２４ｃの回転の位置から回転機構２２５によって検出部２２４を他方向（逆方向）に１回転させる。これにより、検出手段２２４ｃがシール溶接部Ｗの周方向に沿って１回転し、当該シール溶接部Ｗの欠陥の有無が検査される。次に、移動機構２２６によって挿入部２２３を中心軸Ｃ２に沿って移動（下降）させ、挿入部２２３を検査した伝熱管５からに引き抜く（ステップＳ６）。次に、検査プローブ部２２２が次の検査対象の伝熱管５の直下に位置するように、検査ロボット２１を移動させる（ステップＳ７）。そして、ステップＳ１〜ステップＳ７の動作を繰り返すことにより、複数の伝熱管５の検査が行われる。

なお、上述した検査装置２０の動作（検査方法）において、シール溶接部Ｗの欠陥の有無を検査するステップＳ４，Ｓ５は、正逆回転時の双方の検査信号を得ることができるので、より正確な検査を行うことが可能である。ただし、シール溶接部Ｗの欠陥の有無を検査するには、ステップＳ４，Ｓ５いずれか一方だけであってもよい。

このように、本実施の形態の伝熱管５の検査装置２０は、伝熱管５が開口する管板４の管板面に固定される検査ロボット（固定手段）２１に設けられ、伝熱管５が管板４に溶接されたシール溶接部Ｗの検査を行う伝熱管５の検査装置２０であって、伝熱管５に対して挿抜される挿入部２２３と、シール溶接部Ｗにおける欠陥の有無を検出する検出手段２２４ｃを有した検出部２２４と、挿入部２２３の中心軸Ｃ２の回りに検出部２２４を回転させる回転機構２２５と、検査ロボット２１に対し、挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に沿って移動させる移動機構２２６と、を備える。

この伝熱管５の検査装置２０によれば、移動機構２２６によって、挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に沿って移動させることで、挿入部２２３を検査対象の伝熱管５に挿入して当該伝熱管５のシール溶接部Ｗの欠陥の有無を検出手段２２４ｃで検出することが可能になる一方、挿入部２２３を伝熱管５から抜き出して検査ロボット２１を他の検査対象の伝熱管５の位置に移動させることが可能になる。この結果、伝熱管５のシール溶接部Ｗを遠隔操作によって検査することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管５の検査装置２０は、検査ロボット２１に対し、少なくとも挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に直交する方向にスライド移動させるスライド移動機構２２７を備える。

この伝熱管５の検査装置２０によれば、検査対象の伝熱管５に対して検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２の位置にズレがあったとしても、スライド移動機構２２７によって挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に直交する方向にスライド移動させることにより、当該ズレを吸収して挿入部２２３を検査対象の伝熱管５に挿入させつつ、検出部２２４を伝熱管５のシール溶接部Ｗに沿って回転させるため、検査精度を向上することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管５の検査装置２０は、検出部２２４の回転角度を検出する回転角度検出手段２２８を備える。

この伝熱管５の検査装置２０によれば、伝熱管５を管板４への取り付けた向きに対応して検出手段２２４ｃの回転の位置を合わせることができるため、シール溶接部Ｗの欠陥を検出した位置が特定し易くなり、検査精度を向上することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管５の検査装置２０は、挿入部２２３に設けられ、当該挿入部２２３を伝熱管５内に固定する固定機構２２９を備える。

この伝熱管５の検査装置２０によれば、検出部２２４を回転させる際に、その回転の中心軸Ｃ２の位置ズレを防止することで、検出部２２４を伝熱管５のシール溶接部Ｗに沿って回転させるため、検査精度を向上することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管５の検査装置２０は、少なくとも挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、中心軸Ｃ２を伝熱管５の配列間隔を基準とした間隔として複数組み備える。

この伝熱管５の検査装置２０によれば、検査対象の伝熱管５を複数として、同時に検査することが可能になり、検査時間を短縮することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管５の検査装置２０は、少なくとも挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、中心軸Ｃ２を伝熱管５の配列間隔を基準とした間隔として複数組み備える場合、各組みごとに移動機構２２６を備える。

例えば、蒸気発生器１では、図には明示しないが、伝熱管５を支持する各管支持板６の間に設けられるステーロッドが伝熱管５の間に配置されている場合や、管板４の周縁部に伝熱管５が配置されている場合では、各組み全てを用いることができない場合がある。そのため、この伝熱管５の検査装置２０によれば、伝熱管５がない箇所に配置された挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を移動させず、伝熱管５がある箇所に配置された挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を移動機構２２６によって移動させるため、死角なく検査を行うことが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管５の検査方法は、伝熱管５が開口する管板４の管板面に固定される検査ロボット（固定手段）２１に設けられ、伝熱管５に対して挿抜される挿入部２２３と、シール溶接部Ｗにおける欠陥の有無を検出する検出手段２２４ｃを有した検出部２２４と、挿入部２２３の中心軸Ｃ２の回りに検出部２２４を回転させる回転機構２２５と、検査ロボット２１に対し、挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に沿って移動させる移動機構２２６と、検出部２２４の回転角度を検出する回転角度検出手段２２８と、を備える検査装置２０を用い、伝熱管５が管板４に溶接されたシール溶接部Ｗの検査を行う伝熱管５の検査方法であって、検査ロボット２１が管板４の管板面に固定された状態で、回転角度検出手段２２８によって検出部２２４の回転角度を検出する工程と、次に、移動機構２２６によって挿入部２２３を移動させ、当該挿入部２２３を伝熱管５に挿入するとともに検出部２２４の検出手段２２４ｃをシール溶接部Ｗに対向させる工程と、次に、検出された回転角度に基づいて回転機構２２５によって検出部２２４を回転させる工程と、を含む。

この伝熱管５の検査方法によれば、移動機構２２６によって、挿入部２２３、検出部２２４および回転機構２２５を、検出部２２４の回転の中心軸Ｃ２に沿って移動させることで、挿入部２２３を検査対象の伝熱管５に挿入して当該伝熱管５のシール溶接部Ｗの欠陥の有無を検出手段２２４ｃで検出することが可能になる一方、挿入部２２３を伝熱管５から抜き出して検査ロボット２１を他の検査対象の伝熱管５の位置に移動させることが可能になる。この結果、伝熱管５のシール溶接部Ｗを遠隔操作によって検査することが可能になる。しかも、回転角度検出手段２２８によって検出部２２４の回転角度を検出する工程によって、伝熱管５を管板４への取り付けた向きに対応して検出手段２２４ｃの回転の位置を合わせることができるため、シール溶接部Ｗの欠陥を検出した位置が特定し易くなり、検査精度を向上することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管５の検査方法は、回転機構２２５によって検出部２２４を回転させる工程では、検出部２２４を中心軸Ｃ２の回りに正逆回転させる。

この伝熱管５の検査方法によれば、検出部２２４を中心軸Ｃ２の回りに正逆回転させることによって、正逆回転時の双方の検査信号を組み合わせて判断できるので、より正確な検査を行うことが可能になる。

１ 蒸気発生器
４ 管板
５ 伝熱管
７ 水室
７Ｃ マンホール
２０ 検査装置
２１ 検査ロボット
２２ 検査部
２２１ 取付基部
２２２ 検査プローブ部
２２３ 挿入部
２２３ａ 接触部材
２２３ｂ ベアリング
２２４ 検出部
２２４ａ 柱状部
２２４ｂ 鍔部
２２４ｃ 検出手段
２２４ｃａ 接触子
２２４ｃｂ ＥＣＴコイル
２２４ｃｃ 押圧部
２２５ 回転機構
２２６ 移動機構
２２６ａ 支持台
２２６ｂ ローラ
２２６ｃ ベルト
２２６ｄ モータ
２２７ スライド移動機構
２２７ａ スライドテーブル
２２７ｂ スライドレール
２２７ｃ スライダ
２２７ｄ スライドレール
２２７ｅ スライダ
２２８ 回転角度検出手段
２２９ 固定機構
２２９ａ アクチュエータ
２２９ｂ 作動部材
２２９ｃ 移動部材
Ｃ１ 中心軸
Ｃ２ 中心軸
Ｗ シール溶接部

Claims (7)

1. 伝熱管が開口する管板の管板面に固定される固定手段に設けられ、前記伝熱管が前記管板に溶接されたシール溶接部の検査を行う伝熱管の検査装置であって、
   前記伝熱管に対して挿抜される挿入部と、
   前記シール溶接部における欠陥の有無を検出する検出手段を有した検出部と、
   前記挿入部の中心軸の回りに前記検出部を回転させる回転機構と、
   前記固定手段に対し、前記挿入部、前記検出部および前記回転機構を、前記検出部の回転の中心軸に沿って移動させる移動機構と、
   前記挿入部に設けられ、当該挿入部を前記伝熱管内に固定する固定機構と、
   を備え、
   前記挿入部は、前記伝熱管の内周面に押し当てられる接触部材と、当該接触部材の内側部分との間に、相互が前記中心軸の回りに相対的に回転するようにベアリングが設けられ、
   前記固定機構は、アクチュエータと、当該アクチュエータによって前記中心軸を中心とする放射方向に移動可能に設けられて前記接触部材の内側部分をなす移動部材とを備える、
   ことを特徴とする伝熱管の検査装置。
2. 前記固定手段に対し、少なくとも前記挿入部、前記検出部および前記回転機構を、前記検出部の回転の中心軸に直交する方向にスライド移動させるスライド移動機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管の検査装置。
3. 前記検出部の回転角度を検出する回転角度検出手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管の検査装置。
4. 少なくとも前記挿入部、前記検出部、前記回転機構を、前記中心軸を前記伝熱管の配列間隔を基準とした間隔として複数組み備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の伝熱管の検査装置。
5. 各前記組みごとに前記移動機構を備えることを特徴とする請求項４に記載の伝熱管の検査装置。
6. 伝熱管が開口する管板の管板面に固定される固定手段に設けられ、前記伝熱管に対して挿抜される挿入部と、前記シール溶接部における欠陥の有無を検出する検出手段を有した検出部と、前記挿入部の中心軸の回りに前記検出部を回転させる回転機構と、前記固定手段に対し、前記挿入部、前記検出部および前記回転機構を、前記検出部の回転の中心軸に沿って移動させる移動機構と、前記検出部の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記挿入部に設けられ、当該挿入部を前記伝熱管内に固定する固定機構と、を備え、前記挿入部は、前記伝熱管の内周面に押し当てられる接触部材と、当該接触部材の内側部分との間に、相互が前記中心軸の回りに相対的に回転するようにベアリングが設けられ、前記固定機構は、アクチュエータと、当該アクチュエータによって前記中心軸を中心とする放射方向に移動可能に設けられて前記接触部材の内側部分をなす移動部材とを備える検査装置を用い、前記伝熱管が前記管板に溶接されたシール溶接部の検査を行う伝熱管の検査方法であって、
   前記固定手段が前記管板の管板面に固定された状態で、前記回転角度検出手段によって前記検出部の回転角度を検出する工程と、
   次に、前記移動機構によって前記挿入部を移動させ、前記挿入部を前記伝熱管に挿入するとともに前記検出部の検出手段を前記シール溶接部に対向させる工程と、
   次に、前記固定機構によって前記接触部材および前記ベアリングを介して前記挿入部を前記伝熱管内に固定させつつ前記検出部の回転を支える工程と、
   次に、検出された回転角度に基づいて前記回転機構によって前記検出部を回転させる工程と、
   を含むことを特徴とする伝熱管の検査方法。
7. 前記回転機構によって前記検出部を回転させる工程では、前記検出部を前記中心軸の回りに正逆回転させることを特徴とする請求項６に記載の伝熱管の検査方法。

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