JP7057196B2

JP7057196B2 - Ultrasonic flaw detection method and equipment

Info

Publication number: JP7057196B2
Application number: JP2018075151A
Authority: JP
Inventors: 将史成重; 佑己大島; 将裕三木; 健一大谷
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2038-04-10
Also published as: JP2019184415A

Description

本発明は、被検体のねじ部の軸方向一方側の端面に配置された拡散型の斜角探触子を用いて、被検体のねじ谷底側の部分に欠陥が生じているかどうかを検査するのに好適な超音波探傷方法及び装置に関する。 The present invention uses a diffusion-type bevel probe placed on one end face of the threaded portion of the subject in the axial direction to inspect whether or not a defect has occurred in the portion on the bottom side of the threaded valley of the subject. The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and device suitable for the above.

第１の従来技術として、ボルトの端面に配置された拡散型の斜角探触子を用いて、ボルトのねじ山に欠陥（詳細には、割れ等の不連続部）が生じているかどうかを検査する超音波探傷方法がある（例えば特許文献１の図２等を参照）。 As a first prior art, a diffusion type bevel probe placed on the end face of a bolt is used to determine whether or not a defect (specifically, a discontinuity such as a crack) has occurred in the thread of the bolt. There is an ultrasonic flaw detection method for inspection (see, for example, FIG. 2 of Patent Document 1).

この方法では、斜角探触子は、ボルトの軸方向に対して斜めに拡散型の超音波ビームを送信しており、超音波ビームの中心軸の屈折角がボルトのフランク角（言い換えれば、ねじ山の中心線とねじ山の傾斜面との間の角度）と同じになるように設定されている。そして、ボルトのねじ山に欠陥が生じていなければ、フランク（言い換えれば、ねじ山の傾斜面）で反射された超音波が斜角探触子で受信される。一方、ボルトのねじ山に欠陥が生じていれば、フランクからの反射波が斜角探触子で受信されないか、若しくは、その振幅が小さくなる。したがって、フランクからの反射波の有無、若しくは、その振幅の大きさにより、欠陥が生じているかどうかを判断する。 In this method, the oblique probe transmits a diffused ultrasonic beam diagonally with respect to the axial direction of the bolt, and the refraction angle of the central axis of the ultrasonic beam is the flank angle of the bolt (in other words, the flank angle of the bolt). It is set to be the same as the angle between the center line of the thread and the inclined surface of the thread). Then, if the thread of the bolt is not defective, the ultrasonic wave reflected by the flank (in other words, the inclined surface of the thread) is received by the bevel probe. On the other hand, if the thread of the bolt is defective, the reflected wave from the flank is not received by the bevel probe, or its amplitude becomes small. Therefore, it is determined whether or not a defect has occurred based on the presence or absence of the reflected wave from the flank or the magnitude of its amplitude.

第２の従来技術として、ボルトの端面に配置された集束型の斜角探触子を用いて、ボルトに欠陥が生じているかどうかを検査する超音波探傷方法がある（例えば特許文献１の図４等を参照）。 As a second prior art, there is an ultrasonic flaw detection method for inspecting whether a bolt has a defect by using a focusing type bevel probe arranged on the end face of the bolt (for example, the figure of Patent Document 1). See 4 etc.).

この方法では、斜角探触子は、ボルトの軸方向に対して斜めに集束型の超音波ビーム（言い換えれば、ビーム進行方向に沿ってビーム幅が縮小するもの）を送信しており、超音波ビームの中心軸の屈折角がボルトのフランク角より小さくなるように設定されている。そして、ボルトに欠陥が生じていれば、欠陥で反射された超音波が斜角探触子で受信される。一方、ボルトに欠陥が生じていなければ、欠陥からの反射波が斜角探触子で受信されない。したがって、欠陥からの反射波の有無により、欠陥が生じているかどうかを判断する。 In this method, the bevel probe transmits a focused ultrasonic beam (in other words, the beam width shrinks along the beam traveling direction) diagonally with respect to the axial direction of the bolt. The refraction angle of the central axis of the ultrasonic beam is set to be smaller than the flank angle of the bolt. Then, if the bolt has a defect, the ultrasonic wave reflected by the defect is received by the bevel probe. On the other hand, if the bolt is not defective, the reflected wave from the defect will not be received by the bevel probe. Therefore, it is determined whether or not the defect has occurred based on the presence or absence of the reflected wave from the defect.

特開２００２－５９０３号公報JP-A-2002-5903.

原子力発電所では、定期検査時に、原子炉圧力容器の胴体から上蓋を取外して、胴体内の燃料棒の交換等の作業を行うと共に、種々の部位の検査を行う。その検査の一つとして、胴体のフランジのボルト穴の周辺部の検査がある。 At a nuclear power plant, at the time of periodic inspection, the upper lid is removed from the fuselage of the reactor pressure vessel, the fuel rods inside the fuselage are replaced, and various parts are inspected. One of the inspections is the inspection of the periphery of the bolt hole of the flange of the fuselage.

詳しく説明すると、例えば、胴体のフランジの上面に配置された垂直探触子を用いて、胴体のフランジのねじ谷底側の部分（言い換えれば、ボルト穴の半径方向外側の部分）に欠陥が生じているかどうかを検査する。垂直探触子は、ボルト穴の軸方向に対して平行に超音波ビームを送信する。そして、胴体のフランジのねじ谷底側の部分に欠陥が生じていれば、欠陥で反射された超音波が垂直探触子で受信される。一方、胴体のフランジのねじ谷底側の部分に欠陥が生じていなければ、欠陥からの反射波が垂直探触子で受信されない。したがって、欠陥からの反射波の有無により、欠陥が生じているかどうかを判断する。 More specifically, for example, using a vertical probe located on the top surface of the fuselage flange, a defect is created in the threaded valley bottom portion of the fuselage flange (in other words, the radial outer portion of the bolt hole). Check for presence. The vertical probe transmits an ultrasonic beam parallel to the axial direction of the bolt hole. Then, if there is a defect in the thread valley bottom portion of the flange of the fuselage, the ultrasonic wave reflected by the defect is received by the vertical probe. On the other hand, if there is no defect in the thread valley bottom portion of the flange of the fuselage, the reflected wave from the defect is not received by the vertical probe. Therefore, it is determined whether or not the defect has occurred based on the presence or absence of the reflected wave from the defect.

ここで、胴体のフランジの上面の凹凸を回避する等の理由から、上述した垂直探触子に代えて、拡散型の斜角探触子を用いたい場合がある。この斜角探触子は、ボルトの軸方向に対して斜めに拡散型の超音波ビーム（言い換えれば、ビーム進行方向に沿ってビーム幅が拡大するもの）を送信する。この場合、胴体のフランジのねじ谷底側の部分に欠陥が生じていれば、欠陥で反射された超音波が斜角探触子で受信される。しかし、集束型の斜角探触子を用いる場合とは異なり、ボルト穴のフランクで反射された超音波も斜角探触子で受信される。そのため、フランクからの反射波と識別して、欠陥からの反射波を特定する必要がある。 Here, for reasons such as avoiding unevenness on the upper surface of the flange of the fuselage, it may be desired to use a diffusion type bevel probe instead of the vertical probe described above. This bevel probe transmits a diffused ultrasonic beam (in other words, a beam width that expands along the beam traveling direction) diagonally with respect to the axial direction of the bolt. In this case, if there is a defect in the thread valley bottom portion of the flange of the fuselage, the ultrasonic wave reflected by the defect is received by the bevel probe. However, unlike the case where a focused type bevel probe is used, the ultrasonic wave reflected by the flank of the bolt hole is also received by the bevel probe. Therefore, it is necessary to identify the reflected wave from the defect by distinguishing it from the reflected wave from Frank.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、拡散型の斜角探触子を用いるものの、被検体のねじ谷底側の部分に生じた欠陥からの反射波を特定することができる超音波探傷方法及び装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to specify a reflected wave from a defect generated in a portion on the bottom side of a screw valley of a subject, although a diffusion type bevel probe is used. It is an object of the present invention to provide ultrasonic flaw detection methods and devices capable of being capable of.

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、原子炉圧力容器の胴体のフランジの上面に配置された拡散型の斜角探触子を用いて、前記フランジのボルト穴のねじ谷底を起点とした欠陥が生じているかどうかを検査する超音波探傷方法であって、前記斜角探触子は、中心軸の屈折角が前記ボルト穴のフランク角より小さくなるように設定された拡散型の超音波ビームを送信しており、前記斜角探触子を前記ボルト穴の半径方向に移動して、前記斜角探触子からの超音波ビームの中心軸が到達する前記フランジのねじ谷底側の部分の軸方向位置を変更する第１の手順と、前記斜角探触子からの超音波ビームの中心軸が到達する前記フランジのねじ谷底側の部分の軸方向位置に応じて、その部分に欠陥が生じていると想定した場合に前記欠陥で反射されて前記斜角探触子で受信される超音波の伝播時間を演算し、この超音波の伝播時間に対応するゲートを設定する第２の手順と、前記斜角探触子で受信された超音波の振幅の経時変化を、前記ボルト穴の半径方向における前記斜角探触子の位置に応じて変動する前記ゲートと共に表示する第３の手順とを有する。 In order to achieve the above object, in the present invention, a typical invention uses a diffusion type oblique probe placed on the upper surface of the flange of the fuselage of the reactor pressure vessel to obtain the thread valley bottom of the bolt hole of the flange. It is an ultrasonic flaw detection method for inspecting whether or not a defect is generated as a starting point, and the oblique angle probe is a diffusion type in which the refraction angle of the central axis is set to be smaller than the flank angle of the bolt hole . The thread valley bottom of the flange where the central axis of the ultrasonic beam from the oblique probe reaches by moving the oblique probe in the radial direction of the bolt hole. Depending on the first step of changing the axial position of the side portion and the axial position of the thread valley bottom portion of the flange to which the central axis of the ultrasonic beam from the oblique probe reaches. When it is assumed that a defect has occurred in the portion, the propagation time of the ultrasonic wave reflected by the defect and received by the oblique probe is calculated, and the gate corresponding to the propagation time of the ultrasonic wave is set. The second procedure and the time course of the amplitude of the ultrasonic waves received by the oblique probe are displayed together with the gate that varies depending on the position of the oblique probe in the radial direction of the bolt hole. It has a third procedure.

本発明によれば、拡散型の斜角探触子を用いるものの、被検体のねじ谷底側の部分に生じた欠陥からの反射波を特定することができる。 According to the present invention, although a diffusion type bevel probe is used, it is possible to identify the reflected wave from the defect generated in the portion on the bottom side of the thread valley of the subject.

本発明の一実施形態における超音波探傷装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic flaw detector in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の検査対象である原子炉圧力容器の胴体のフランジのボルト穴の周辺部の構造を表す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the peripheral part of the bolt hole of the flange of the body of the reactor pressure vessel which is the object of inspection of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における探触子移動装置の構造を表す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the probe moving apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における探触子移動装置の構造を表す上面図である。It is a top view which shows the structure of the probe moving apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における斜角探触子から送信された超音波ビームの具体例を表す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific example of the ultrasonic beam transmitted from the bevel probe in one Embodiment of this invention. 図５中部分VIの拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the middle portion VI. 図５中部分VIIの拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the middle portion VII of FIG. 本発明の一実施形態における表示装置の表示画面の具体例を表す図である。It is a figure which shows the specific example of the display screen of the display device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における超音波探傷方法の手順を表すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the ultrasonic flaw detection method in one Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態における超音波探傷装置の構成を表すブロック図である。図２は、本実施形態の検査対象である原子炉圧力容器の胴体のフランジのボルト穴の周辺部の構造を表す断面図である。図３及び図４は、本実施形態における探触子移動装置の構造を表す断面図及び上面図である。図５は、本発明の一実施形態における斜角探触子から送信された超音波ビームの具体例を表す断面図である。図６は、図５中部分VIの拡大断面図であり、図７は、図５中部分VIIの拡大断面図である。図８は、本実施形態における表示装置の表示画面の具体例を表す図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the peripheral portion of the bolt hole of the flange of the fuselage of the reactor pressure vessel which is the inspection target of the present embodiment. 3 and 4 are a cross-sectional view and a top view showing the structure of the probe moving device according to the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a specific example of an ultrasonic beam transmitted from an oblique probe according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the middle portion VI of FIG. 5, and FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the middle portion VII of FIG. FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the display screen of the display device according to the present embodiment.

原子炉圧力容器の胴体のフランジ１（被検体）は、全体を図示しないものの、円環状の構造をなしており、周方向に配列された複数のボルト穴２（雌ねじ部）を有している。胴体のフランジ１には、複数のボルト穴２にそれぞれ取付けられた複数のスタッドボルト（図示せず）を介して、上蓋（図示せず）が取付けられる。そのため、ボルト穴２のねじ谷底に応力が発生して、ねじ谷底を起点とした欠陥（詳細には、割れ等の不連続部）が生じる可能性がある。 The flange 1 (subject) of the fuselage of the reactor pressure vessel has an annular structure and has a plurality of bolt holes 2 (female threaded portions) arranged in the circumferential direction, although the whole is not shown. .. An upper lid (not shown) is attached to the flange 1 of the fuselage via a plurality of stud bolts (not shown) attached to the plurality of bolt holes 2. Therefore, stress may be generated at the bottom of the screw valley of the bolt hole 2, and a defect (specifically, a discontinuous portion such as a crack) may occur starting from the bottom of the screw valley.

そのため、本実施形態では、胴体のフランジ１のねじ谷底側の部分（言い換えれば、ボルト穴２の半径方向外側の部分）を検査対象とする。なお、検査は、上蓋及びスタッドボルトが取外された状態で行われる。また、胴体のフランジ１の上面におけるボルト穴２の近傍には段差（図示せず）があるため、本実施形態では、拡散型の斜角探触子３を採用する。 Therefore, in the present embodiment, the portion of the flange 1 of the fuselage on the bottom side of the thread valley (in other words, the portion on the outer side in the radial direction of the bolt hole 2) is to be inspected. The inspection is performed with the top lid and stud bolts removed. Further, since there is a step (not shown) in the vicinity of the bolt hole 2 on the upper surface of the flange 1 of the fuselage, the diffusion type bevel probe 3 is adopted in this embodiment.

本実施形態の超音波探傷装置は、斜角探触子３と、斜角探触子３を移動する探触子移動装置４と、斜角探触子３による超音波の送受信を制御する超音波探傷器５と、情報処理装置６と、入力装置７と、表示装置８と、記憶装置９とを備えている。なお、情報処理装置６は、コンピュータ等で構成され、入力装置７は、キーボード等で構成されている。表示装置８は、ディスプレイ等で構成され、記憶装置９は、ハードディスク等で構成されている。 The ultrasonic flaw detector of the present embodiment is a supersonic device that controls transmission and reception of ultrasonic waves by the bevel probe 3, the probe moving device 4 that moves the bevel probe 3, and the bevel probe 3. It includes a ultrasonic flaw detector 5, an information processing device 6, an input device 7, a display device 8, and a storage device 9. The information processing device 6 is composed of a computer or the like, and the input device 7 is composed of a keyboard or the like. The display device 8 is composed of a display or the like, and the storage device 9 is composed of a hard disk or the like.

超音波探傷器５は、図示しないものの、パルサ及びレシーバ等を有している。超音波探傷器５のパルサは、斜角探触子３に駆動信号（電気信号）を出力する。斜角探触子３は、超音波探傷器５のパルサからの駆動信号に応じて胴体のフランジ１の内部に超音波ビーム１０（詳細は後述）を送信する。また、斜角探触子３は、胴体のフランジ１の内部で反射された超音波を受信し、受信した超音波を波形信号（電気信号）に変換して超音波探傷器５のレシーバに出力する。超音波探傷器５のレシーバは、斜角探触子３からの波形信号に対し所定の処理（詳細には、アナログ信号からデジタル信号への変換処理等）を行い、表示装置８へ出力する。 Although not shown, the ultrasonic flaw detector 5 has a pulsar, a receiver, and the like. The pulsar of the ultrasonic flaw detector 5 outputs a drive signal (electric signal) to the bevel probe 3. The bevel probe 3 transmits an ultrasonic beam 10 (details will be described later) inside the flange 1 of the fuselage in response to a drive signal from the pulsar of the ultrasonic flaw detector 5. Further, the oblique probe 3 receives the ultrasonic waves reflected inside the flange 1 of the fuselage, converts the received ultrasonic waves into a waveform signal (electrical signal), and outputs the received ultrasonic waves to the receiver of the ultrasonic flaw detector 5. do. The receiver of the ultrasonic flaw detector 5 performs predetermined processing (specifically, conversion processing from an analog signal to a digital signal, etc.) on the waveform signal from the bevel probe 3 and outputs it to the display device 8.

斜角探触子３は、胴体のフランジ１の上面（言い換えれば、ボルト穴２の軸方向一方側の端面）に配置されている。また、斜角探触子３は、ボルト穴２の軸方向（図５中上下方向）に対して斜めに拡散型の超音波ビーム１０（図５中二点鎖線で囲まれた部分で示すように、ビーム進行方向に沿ってビーム幅が拡大するもの）を送信するものであり、超音波ビーム１０の中心軸１１の屈折角θがボルト穴２のフランク角αより小さくなるように設定されている。具体的には、例えばボルト穴２のフランク角αが３０度であるため、超音波ビーム１０の中心軸１１の屈折角θが３０度未満となるように設定されている。なお、本実施形態では、屈折角θが１５度に設定されている。 The bevel probe 3 is arranged on the upper surface of the flange 1 of the fuselage (in other words, the end face on one side in the axial direction of the bolt hole 2). Further, the oblique probe 3 is shown by a diffused ultrasonic beam 10 (a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 5) diagonally with respect to the axial direction of the bolt hole 2 (vertical direction in FIG. 5). The beam width expands along the beam traveling direction), and the refraction angle θ of the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 is set to be smaller than the flank angle α of the bolt hole 2. There is. Specifically, for example, since the flank angle α of the bolt hole 2 is 30 degrees, the refraction angle θ of the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 is set to be less than 30 degrees. In this embodiment, the refraction angle θ is set to 15 degrees.

例えば図６で示すように、斜角探触子３からの超音波ビーム１０の中心軸１１が到達する胴体のフランジ１のねじ谷底側の部分に、微小な欠陥１２（図６では便宜上、誇張して示す）が生じている場合、屈折角θ（但し、θ＜α）の方向に伝播した超音波が欠陥１２で反射（散乱）され、その反射波が斜角探触子３で受信される。また、屈折角θの方向に伝播した超音波がフランク１３Ａで反射されても、屈折角θとフランク角αの差異によって鏡面反射とならないため、その反射波が斜角探触子３で受信されない（若しくは、その振幅が小さくなる）。その一方で、図７で示すように、屈折角θ’（但し、θ’＝α）の方向に伝播した超音波がフランク１３Ｂで鏡面反射され、その反射波が斜角探触子３で受信される。 For example, as shown in FIG. 6, a minute defect 12 (exaggerated for convenience in FIG. 6) is formed in the thread valley bottom portion of the flange 1 of the fuselage to which the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 from the bevel probe 3 reaches. When the above is generated, the ultrasonic wave propagating in the direction of the refraction angle θ (however, θ <α) is reflected (scattered) by the defect 12, and the reflected wave is received by the bevel probe 3. To. Further, even if the ultrasonic wave propagating in the direction of the refraction angle θ is reflected by the flank 13A, the reflected wave is not received by the oblique probe 3 because the difference between the refraction angle θ and the flank angle α does not cause specular reflection. (Or its amplitude becomes smaller). On the other hand, as shown in FIG. 7, the ultrasonic wave propagating in the direction of the refraction angle θ'(where θ'= α) is specularly reflected by the flank 13B, and the reflected wave is received by the bevel probe 3. Will be done.

探触子移動装置４は、手動で斜角探触子３を移動する治具として構成されている。詳しく説明すると、探触子移動装置４は、胴体のフランジ１のボルト穴２に螺合するベース１４と、ベース１４に対してボルト穴２の軸まわりに回転可能に設けられた支持部１５と、支持部１５に対してボルト穴２の径方向にスライド可能に設けられた第１アーム１６と、第１アーム１６に対してボルト穴２の軸方向にスライド可能に設けられた第２アーム１７と、第２アーム１７に設けられ、斜角探触子を保持するホルダ１８とを備えている。 The probe moving device 4 is configured as a jig for manually moving the bevel probe 3. More specifically, the probe moving device 4 includes a base 14 screwed into the bolt hole 2 of the flange 1 of the fuselage, and a support portion 15 rotatably provided around the axis of the bolt hole 2 with respect to the base 14. A first arm 16 slidably provided in the radial direction of the bolt hole 2 with respect to the support portion 15, and a second arm 17 slidably provided in the axial direction of the bolt hole 2 with respect to the first arm 16. And a holder 18 provided on the second arm 17 and holding the bevel probe.

上述した構造により、探触子移動装置４は、斜角探触子３をボルト穴２の軸方向に移動して、斜角探触子３と胴体のフランジ１の上面の接触状態を調整することが可能である。また、斜角探触子３をボルト穴２の周方向に移動して、斜角探触子３からの超音波ビーム１０の中心軸１１が到達するねじ谷底側部分の周方向位置を変更することが可能である。また、斜角探触子３をボルト穴２の半径方向に移動して、斜角探触子３からの超音波ビーム１０の中心軸１１が到達するねじ谷底側部分の軸方向位置を変更することが可能である。なお、斜角探触子３の位置は、例えば支持部１５、第１アーム１６、及び第２アーム１７に記された目盛り等により、検査者が把握できるようになっている。 With the above-mentioned structure, the probe moving device 4 moves the bevel probe 3 in the axial direction of the bolt hole 2 to adjust the contact state between the bevel probe 3 and the upper surface of the flange 1 of the fuselage. It is possible. Further, the bevel probe 3 is moved in the circumferential direction of the bolt hole 2 to change the circumferential position of the screw valley bottom side portion where the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 from the bevel probe 3 reaches. It is possible. Further, the bevel probe 3 is moved in the radial direction of the bolt hole 2 to change the axial position of the screw valley bottom side portion where the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 from the bevel probe 3 reaches. It is possible. The position of the bevel probe 3 can be grasped by the inspector by, for example, the scales marked on the support portion 15, the first arm 16, and the second arm 17.

情報処理装置６は、機能的構成として、伝播時間演算部２０、ゲート設定部２１、閾値テーブル記憶部２２、及び閾値設定部２３を有している。情報処理装置６は、上述した斜角探触子３の位置や超音波ビーム１０の中心軸１１の屈折角θが、入力装置７によって入力されている。 The information processing apparatus 6 has a propagation time calculation unit 20, a gate setting unit 21, a threshold table storage unit 22, and a threshold setting unit 23 as functional configurations. In the information processing device 6, the position of the bevel probe 3 and the refraction angle θ of the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 are input by the input device 7.

情報処理装置６の伝播時間演算部２０は、斜角探触子３の半径方向位置ｒ（詳細には、図５で示すように、ボルト穴２の半径方向におけるボルト穴２のねじ谷底から斜角探触子３の中心までの距離）と超音波ビーム１０の中心軸１１の屈折角θに基づき、超音波ビーム１０の中心軸１１が到達するねじ谷底側部分の位置を演算し、その部分に欠陥が生じていると想定した場合に欠陥で反射されて斜角探触子３で受信される超音波の伝播時間ｔを演算する。すなわち、下記の式（１）を用いて、超音波の伝播時間ｔを演算する。式（１）中のｃは、胴体のフランジ１の音速である。
ｔ＝２×ｒ／（ｃ×sinθ）・・・（１） The propagation time calculation unit 20 of the information processing apparatus 6 is inclined from the screw valley bottom of the bolt hole 2 in the radial direction of the bolt hole 2 at the radial position r of the oblique angle probe 3 (specifically, as shown in FIG. 5). Based on the distance to the center of the angle probe 3) and the refraction angle θ of the central axis 11 of the ultrasonic beam 10, the position of the screw valley bottom side portion reached by the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 is calculated, and that portion. The propagation time t of the ultrasonic wave reflected by the defect and received by the oblique probe 3 is calculated when it is assumed that the defect is generated. That is, the propagation time t of the ultrasonic wave is calculated using the following equation (1). C in the equation (1) is the speed of sound of the flange 1 of the fuselage.
t = 2 × r / (c × sinθ) ・・・ (1)

情報処理装置６のゲート設定部２１は、伝播時間演算部２０で演算された超音波の伝播時間ｔに対応するゲート（詳細には、斜角探触子３の送信タイミングに伝播時間ｔが加算された受信タイミングを基準として、時間幅を有するもの）を設定する。 The gate setting unit 21 of the information processing apparatus 6 has a gate corresponding to the ultrasonic propagation time t calculated by the propagation time calculation unit 20 (specifically, the propagation time t is added to the transmission timing of the bevel probe 3). It has a time width based on the received reception timing).

情報処理装置６の閾値テーブル記憶部２２は、予め取得された超音波の伝播時間ｔと超音波の振幅の閾値との関係を示す閾値テーブルを記憶している。この閾値テーブルは、複数の模擬欠陥を有する試験体を用いた試験にて得られたデータに対し、内挿処理を施したものである。情報処理装置６の閾値設定部２３は、閾値テーブル記憶部２２で記憶された閾値テーブルを用いて、伝播時間演算部２０で演算された超音波の伝播時間ｔに対応する超音波の振幅の閾値を設定する。すなわち、超音波の伝播時間ｔの増大に応じて振幅の閾値を減少するように設定する。この振幅の閾値は、斜角探触子３で受信された超音波が欠陥で反射されたものかどうかを判断するためのものである。 The threshold table storage unit 22 of the information processing apparatus 6 stores a threshold table showing the relationship between the ultrasonic propagation time t acquired in advance and the threshold of the ultrasonic amplitude. This threshold table is obtained by interpolating the data obtained in the test using the test piece having a plurality of simulated defects. The threshold value setting unit 23 of the information processing apparatus 6 uses the threshold value table stored in the threshold value table storage unit 22, and the threshold value of the ultrasonic amplitude corresponding to the ultrasonic propagation time t calculated by the propagation time calculation unit 20. To set. That is, the amplitude threshold is set to decrease as the ultrasonic wave propagation time t increases. This amplitude threshold is for determining whether the ultrasonic wave received by the bevel probe 3 is reflected by a defect.

表示装置８は、斜角探触子３で受信された超音波の振幅の経時変化を、超音波探傷器５から取得する。また、情報処理装置６で設定されたゲート及び振幅の閾値を、斜角探触子３の位置と共に、情報処理装置６から取得する。そして、斜角探触子３の位置毎に、例えば図８で示すように、斜角探触子３で受信された超音波の振幅の経時変化を、マーカ２４（図８中破線）と共に表示する。マーカ２４の横方向の長さは、ゲートを示し、マーカ２４の縦方向の位置は、振幅の閾値を示している。 The display device 8 acquires the time-dependent change in the amplitude of the ultrasonic wave received by the bevel probe 3 from the ultrasonic flaw detector 5. Further, the gate and the amplitude threshold value set by the information processing apparatus 6 are acquired from the information processing apparatus 6 together with the position of the bevel probe 3. Then, for each position of the bevel probe 3, for example, as shown in FIG. 8, the time course of the amplitude of the ultrasonic wave received by the bevel probe 3 is displayed together with the marker 24 (broken line in FIG. 8). do. The horizontal length of the marker 24 indicates a gate, and the vertical position of the marker 24 indicates an amplitude threshold.

図８の表示画面では、図６の欠陥１２からの反射波２５と、図７のフランク１３Ｂからの反射波２６が現れている。反射波２５は、マーカ２４で示されたゲート内に現れ、且つ、その振幅がマーカ２４で示された閾値を超えている。これにより、作業者は、反射波２５が欠陥からの反射波であると特定することができる。なお、ゲート及び振幅の閾値は、上述のように設定されるため、それらを示すマーカ２４は、斜角探触子３の半径方向位置に応じて変動する。 On the display screen of FIG. 8, the reflected wave 25 from the defect 12 of FIG. 6 and the reflected wave 26 from the flank 13B of FIG. 7 appear. The reflected wave 25 appears in the gate indicated by the marker 24, and its amplitude exceeds the threshold value indicated by the marker 24. This allows the operator to identify the reflected wave 25 as a reflected wave from the defect. Since the gate and amplitude threshold values are set as described above, the marker 24 indicating them fluctuates according to the radial position of the bevel probe 3.

記憶装置９は、斜角探触子３の位置、斜角探触子３で受信された超音波の振幅の経時変化、ゲート、及び振幅の閾値を関連付けて記憶する。 The storage device 9 stores the position of the bevel probe 3, the temporal change of the amplitude of the ultrasonic wave received by the bevel probe 3, the gate, and the threshold value of the amplitude in association with each other.

次に、本実施形態の超音波探傷方法を説明する。図９は、本実施形態における超音波探傷方法の手順を表すフローチャートである。 Next, the ultrasonic flaw detection method of the present embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the ultrasonic flaw detection method in the present embodiment.

まず、ステップＳ１０１にて、作業者は、入力装置７を操作して、斜角探触子３の半径方向位置ｒを情報処理装置６に入力する。ステップＳ１０２に進み、情報処理装置６の伝播時間演算部２０は、斜角探触子３の半径方向位置ｒと超音波ビーム１０の中心軸１１の屈折角θに基づき、超音波の伝播時間ｔを演算する。そして、情報処理装置６のゲート設定部２１は、超音波の伝播時間ｔに対応するゲートを設定する。その後、ステップＳ１０３に進み、情報処理装置６の閾値設定部２３は、伝播時間演算部２０で演算された超音波の伝播時間ｔに対応する超音波の振幅の閾値を設定する。 First, in step S101, the operator operates the input device 7 to input the radial position r of the bevel probe 3 to the information processing device 6. Proceeding to step S102, the propagation time calculation unit 20 of the information processing apparatus 6 determines the ultrasonic propagation time t based on the radial position r of the bevel probe 3 and the refraction angle θ of the central axis 11 of the ultrasonic beam 10. Is calculated. Then, the gate setting unit 21 of the information processing apparatus 6 sets the gate corresponding to the propagation time t of the ultrasonic wave. After that, the process proceeds to step S103, and the threshold value setting unit 23 of the information processing apparatus 6 sets the threshold value of the ultrasonic wave amplitude corresponding to the ultrasonic wave propagation time t calculated by the propagation time calculation unit 20.

そして、ステップＳ１０４に進み、作業者は、探触子移動装置４を操作して、斜角探触子３を周方向に走査する。このとき、斜角探触子３は、超音波探傷器５からの駆動信号に応じて、胴体のフランジ１の内部に超音波ビームを送信する。また、斜角探触子３は、胴体のフランジ１の内部で反射された超音波を受信し、受信した超音波を波形信号に変換して超音波探傷器５へ出力する。超音波探傷器５は、斜角探触子３からの波形信号に対し所定の処理を行い、表示装置８へ出力する。 Then, the process proceeds to step S104, and the operator operates the probe moving device 4 to scan the bevel probe 3 in the circumferential direction. At this time, the bevel probe 3 transmits an ultrasonic beam to the inside of the flange 1 of the fuselage in response to a drive signal from the ultrasonic flaw detector 5. Further, the oblique probe 3 receives the ultrasonic wave reflected inside the flange 1 of the fuselage, converts the received ultrasonic wave into a waveform signal, and outputs the received ultrasonic wave to the ultrasonic flaw detector 5. The ultrasonic flaw detector 5 performs predetermined processing on the waveform signal from the bevel probe 3 and outputs it to the display device 8.

そして、ステップＳ１０５に進み、表示装置８は、斜角探触子３の周方向位置毎に、例えば図８で示すように、斜角探触子３で受信された超音波の振幅の経時変化を、マーカ２４と共に表示する。その後、探傷が完了していなければ、ステップＳ１０６の判定がＮＯとなってステップＳ１０７に移り、斜角探触子３の半径方向位置を変更する。そして、上述したステップＳ１０１～Ｓ１０５を行う。 Then, the process proceeds to step S105, and the display device 8 changes the amplitude of the ultrasonic wave received by the bevel probe 3 with time for each circumferential position of the bevel probe 3, for example, as shown in FIG. Is displayed together with the marker 24. After that, if the flaw detection is not completed, the determination in step S106 becomes NO, the process proceeds to step S107, and the radial position of the bevel probe 3 is changed. Then, the above-mentioned steps S101 to S105 are performed.

図８の表示画面では、超音波ビーム１０の中心軸１１の屈折角θとフランク角αの差異によって超音波の伝播時間が異なるため、欠陥１２からの反射波２５とフランク１３Ｂからの反射波２６を分離することができる。そして、作業者は、マーカ２４で示されたゲート内に反射波が存在するかどうかを確認し、ゲート内に反射波が存在すれば、その振幅がマーカ２４で示された閾値を超えているかどうかを確認し、振幅が閾値を超えていれば、超音波ビーム１０の中心軸１１が到達するねじ谷底側の部分の位置に生じた欠陥１２からの反射波と特定することができる。 In the display screen of FIG. 8, since the propagation time of the ultrasonic wave differs depending on the difference between the refraction angle θ and the flank angle α of the central axis 11 of the ultrasonic beam 10, the reflected wave 25 from the defect 12 and the reflected wave 26 from the flank 13B Can be separated. Then, the operator confirms whether or not the reflected wave exists in the gate indicated by the marker 24, and if the reflected wave exists in the gate, whether the amplitude exceeds the threshold value indicated by the marker 24. If the amplitude exceeds the threshold value, it can be identified as the reflected wave from the defect 12 generated at the position of the portion on the bottom side of the thread valley where the central axis 11 of the ultrasonic beam 10 reaches.

したがって、本実施形態においては、拡散型の斜角探触子３を用いるものの、胴体のフランジ１のねじ谷底側の部分に生じた欠陥からの反射波を特定することができる。 Therefore, in the present embodiment, although the diffusion type bevel probe 3 is used, it is possible to identify the reflected wave from the defect generated in the thread valley bottom side portion of the flange 1 of the fuselage.

なお、上記一実施形態において、情報処理装置６は、ゲート及び振幅の閾値を設定し、表示装置８は、斜角探触子３で受信された超音波の経時変化を、ゲート及び振幅の閾値を示すマーカ２４と共に表示する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、情報処理装置は、ゲート及び振幅の閾値のうちのゲートのみを設定し、表示装置は、斜角探触子で受信された超音波の経時変化を、ゲートのみを示すマーカと共に表示してもよい。 In the above embodiment, the information processing device 6 sets the threshold value of the gate and the amplitude, and the display device 8 sets the time-dependent change of the sound wave received by the oblique probe 3 as the threshold value of the gate and the amplitude. Although the case where the display is performed together with the marker 24 indicating the above is described as an example, the present invention is not limited to this, and the modification is possible within a range that does not deviate from the gist and technical idea of the present invention. For example, the information processing device sets only the gate of the gate and the amplitude threshold, and the display device displays the time course of the ultrasonic wave received by the bevel probe together with a marker indicating only the gate. May be good.

また、上記一実施形態において、探触子移動装置４は、手動で探触子を移動するように構成された場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、探触子移動装置は、電動で探触子を移動するように構成されてもよい。 Further, in the above embodiment, the probe moving device 4 has been described by taking as an example the case where the probe moving device 4 is configured to move the probe manually, but the present invention is not limited to this, and the gist and technical idea of the present invention can be described. Deformation is possible within the range that does not deviate. For example, the probe moving device may be configured to electrically move the probe.

また、上記一実施形態において、情報処理装置６は、斜角探触子３の位置が入力装置７によって入力された場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、斜角探触子３の位置を検出するセンサを設け、情報処理装置６は、斜角探触子３の位置がセンサによって入力されてもよい。 Further, in the above embodiment, the information processing apparatus 6 has been described by taking the case where the position of the bevel probe 3 is input by the input device 7 as an example, but the present invention is not limited to this, and the gist and technical idea of the present invention. It can be deformed within the range that does not deviate from. For example, a sensor for detecting the position of the bevel probe 3 may be provided, and the information processing apparatus 6 may input the position of the bevel probe 3 by the sensor.

なお、以上においては、本発明の適用対象として、被検体の雌ねじ部の軸方向一方側の端面に配置された拡散形の斜角探触子を用いて、被検体のねじ谷底側の部分（言い換えれば、雌ねじ部の半径方向外側の部分）に欠陥が生じているかどうかを検査する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、被検体の雄ねじ部の軸方向一方側の端面に配置された拡散形の斜角探触子を用いて、被検体のねじ谷底側の部分（言い換えれば、雄ねじ部の半径方向内側の部分）に欠陥が生じているかどうかを検査する場合に、本発明を適用してもよい。 In the above, as the object of application of the present invention, a diffusion-type bevel probe arranged on the end face on one side in the axial direction of the female screw portion of the subject is used, and the portion on the bottom side of the screw valley of the subject ( In other words, the case of inspecting whether or not a defect has occurred in the radial outer portion of the female thread portion) has been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, using a diffusion-type bevel probe arranged on one end surface of the male threaded portion of the subject in the axial direction, the portion on the bottom side of the thread valley of the subject (in other words, the portion inside the male threaded portion in the radial direction). ) May be inspected for defects, the present invention may be applied.

１胴体のフランジ
２ボルト穴
３斜角探触子
４探触子移動装置
６情報処理装置
８表示装置
１０超音波ビーム
１１中心軸
２４マーカ 1 Flange of fuselage 2 Bolt hole 3 Bevel probe 4 Probe moving device 6 Information processing device 8 Display device 10 Ultrasonic beam 11 Central axis 24 Marker

Claims

Using a diffusion type oblique probe placed on the upper surface of the flange of the fuselage of the reactor pressure vessel, ultrasonic flaw detection is performed to inspect whether or not a defect has occurred starting from the thread valley bottom of the bolt hole of the flange. It ’s a method,
The bevel probe transmits a diffusion type ultrasonic beam in which the refraction angle of the central axis is set to be smaller than the flank angle of the bolt hole .
The bevel probe is moved in the radial direction of the bolt hole to change the axial position of the portion of the flange on the bottom side of the thread valley where the central axis of the ultrasonic beam from the bevel probe reaches. The first step and
Reflection due to the defect when it is assumed that a defect has occurred in the portion of the flange on the bottom side of the thread valley where the central axis of the ultrasonic beam from the bevel probe reaches. The second procedure of calculating the propagation time of the ultrasonic wave received by the bevel probe and setting the gate corresponding to the propagation time of the ultrasonic wave, and
A third procedure for displaying the time course of the amplitude of the ultrasonic wave received by the bevel probe together with the gate that varies depending on the position of the bevel probe in the radial direction of the bolt hole. An ultrasonic flaw detection method characterized by having.

In the ultrasonic flaw detection method according to claim 1,
A fourth setting is that the amplitude threshold for determining whether the ultrasonic wave received by the bevel probe is reflected by a defect is set to decrease as the propagation time of the ultrasonic wave increases. Further has the procedure of
The third procedure is an ultrasonic flaw detection method comprising displaying the time course of the amplitude of the ultrasonic wave received by the bevel probe together with the gate and the threshold value of the amplitude.

In the ultrasonic flaw detection method according to claim 1,
An ultrasonic flaw detection method characterized in that the refraction angle of the central axis of the ultrasonic beam is set to be less than 30 degrees.

Using a diffusion type oblique probe placed on the upper surface of the flange of the fuselage of the reactor pressure vessel, ultrasonic flaw detection is performed to inspect whether or not a defect has occurred starting from the thread valley bottom of the bolt hole of the flange. It ’s a device,
The bevel probe transmits a diffusion type ultrasonic beam in which the refraction angle of the central axis is set to be smaller than the flank angle of the bolt hole .
The bevel probe is moved in the radial direction of the bolt hole to change the axial position of the portion of the flange on the bottom side of the thread valley where the central axis of the ultrasonic beam from the bevel probe reaches. With the probe moving device,
Reflection due to the defect when it is assumed that a defect has occurred in the portion of the flange on the bottom side of the thread valley where the central axis of the ultrasonic beam from the bevel probe reaches. An information processing device that calculates the propagation time of the ultrasonic wave received by the bevel probe and sets the gate corresponding to the propagation time of the ultrasonic wave.
It is provided with a display device that displays the time course of the amplitude of the ultrasonic wave received by the bevel probe together with the gate that varies depending on the position of the bevel probe in the radial direction of the bolt hole . An ultrasonic flaw detector characterized by this.

In the ultrasonic flaw detector according to claim 4,
The information processing apparatus reduces the amplitude threshold for determining whether the ultrasonic wave received by the bevel probe is reflected by a defect as the propagation time of the ultrasonic wave increases. And set
The display device is an ultrasonic flaw detector that displays a change over time in the amplitude of an ultrasonic wave received by the bevel probe together with the gate and the threshold value of the amplitude.

In the ultrasonic flaw detector according to claim 4,
An ultrasonic flaw detector characterized in that the refraction angle of the central axis of the ultrasonic beam is set to be less than 30 degrees.