JPH0197856A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） （産業上の利用分野） この発明は、原子力発電プラントや化学発電プラント等
におけるｌｌ固や配管等の溶接部の欠陥を検出する超音
波探傷装置に係り、特に超音波探触子を搭載した走査装
置の走行を好適に制御する超音波探信装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電プラントや化学発電プラントでは、各種機器
の健全性を確保するため、供用期間中検査（１８１）が
定期的に実施されている。この検査は、主に機器や配管
等の溶接部を対象として行なわれ、超音波探傷によって
実施される。

第５図は従来の超音波探傷装置のシステムを示すブロッ
ク図であり、第６図および第７図は従来の超音波探信装
置の走査装置を示す正面図および平面図である。

超音波探１０装置１は、第５図に示すように、超音波探
触子３と、走査装置５と、超音波探触子３に接続された
探（口信号処理系７と、走査装置５の駆動系としてのモ
ータに接続された走査装置制御系９とを有して構成され
る。

超音波探触子３は、超音波を発信・受信して、配管や機
器等の溶接部の欠陥を検出する。この超音波探触子は、
非接触型あるいは接触型の探触子である。

探傷信号処理系７は、超音波探触子３に接続された発信
器１１と、超音波探触子３に順次接続された増幅器１３
、信号処理装置１５、画像処理装置１７および表示装置
１９とを有して構成される。

発信器１１は、超音波探触子３に電気パルスを出力して
、超音波探触子３に超音波を発信させるものである。増
幅器１３は、超音波探触子３にて受信された信＠（反射
波の信号）を増幅する。信号処理装置１５は、増幅器１
３にて増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換処
理する。画像処理装置１７は、信号処理装置１５からの
信号を画像処理し、表示装置１９へ出力させる。

走査装置５は、第６図および第７図に示すように、フレ
ーム２１の下方に取り付けられた一対の走行車輪２３と
、フレーム２１の上方に横行機構２５を介して配設され
たセンサ支持板２７と、このセンサ支持板２７に昇隣機
構２９を介して配設された探触子支持部３１とを有して
構成される。

走行車輪２３は、フレーム２１の外側に配設され、それ
自体強力な磁性を有する。したがって、走行車輪２３の
磁力によって走査装置５が配管等に吸着される。また、
走行車輪２３は走行モータ３３によって駆動される。こ
の走行モータ３３はタイミングベルト３５を介してロー
タリエンコーダ３７に接続される。このロータリエンコ
ーダ３７により走行モータ３３の回転数が検知され、走
査装置５の位置が検出される。

横行機構２５は、フレーム２１の上方に回転自在に配設
された横行用送りねじ３９と、この横行用送りねじ３９
を回転駆動させ、る横行モータ４１と、この横行モータ
４１のモータ回転数を検知してセンサ支持板２７の位置
を検出するロータリエンコーダ４３等を有して成る。横
行用送りねじ３９は、センサ支持板２７をボールねじ等
を介して支持し、横行用送りねじ３９の回転により、セ
ンサ支持板２７が横行用送りねじ３９の軸方向に移動し
得るよう設けられる。

昇降機構２９は、下端部に探触子支持部３１を固定した
例えば４本の昇降用送りねじ４５と、センサ支持板２７
に回転可能に支持され、昇降用送りねじ４５に螺装され
たナツト４７と、センサ支持板２７に支持され、タイミ
ングベルト４９を介してナツト４７を回転させる図示し
ない昇降モータと、この昇降モータに平歯車５１を介し
て連結されたロータリエンコーダ５３とを有して成る。

昇降モータの回転により、タイミングベルト４９を介し
てナツト４７が回転し、昇降用送りねじ４５を介して探
触子支持部３１が昇降する。ロータリエンコーダ５３は
、昇降モータの回転数を検知して探触子支持部３１の位
置を検出する。探触子支持部３１は、ジンバル機構を介
して探触子３を支持する。このジンバル機構は２軸が直
交した機構であり、配管５５に僅かな突出部があり、走
行中超音波探触子３がその突出部に接触しても、その接
触部を弾性的に避ける機能を果す。

なお、走行モータ３３、横行モータ４１および昇降モー
タが駆動源であり、ロータリエンコーダ３７．４３．５
３が位置検出器である。

さて、第５図に示すように、走査装置制御系９は、走査
装置５の走行モータ３３、横行モータ４１および昇降モ
ータに順次接続された制御回路５７および計算機５９と
、走査装置５の走行モータ３３、横行モータ４１および
し昇降モータに接続されｉ、１Ｊｔ１１回路５７にも接
続されたロータリエンコダ３７．４３．５３とを有して
構成される。制御回路５７は、ロータリエンコーダ３７
．４３．５３からの信号に基づいてそれぞれ走行モータ
３３、横行モータ４１および昇降モータを駆動させ、そ
れぞれ走査装置５、センサ支持板２７および探触子支持
部３１の位置を制御する。

上述のような超音波探傷装置１によって、配管５５の周
方向に形成された溶接部６１の欠陥の有無を検査するに
は、第５図〜第７図に示すように、走査￥ｉ置５の両走
行車輪２３の軸を溶接部６１の溶接線６３に対し直角に
設定させる。この設定は、両走行車輪２３をそれぞれ逆
方向に回転さ往て走査装置５の向きを変えることにより
なされる。そして、昇降識構２９を作動して探触子支持
部３１を下降させ、超音波探触子３を配管５５の表面の
１〜２ｒｎｒｓ程度上方に設定する。

次に、横行機構２５を作動させて探触子支持部３１をス
ライドさせる。このスライド後、走行車輪２３を回転さ
せて走査装＠５を前進させる。その後、横行機構２５を
上記と逆方向に作動させて探触子支持部３１を上記と逆
方向にスライドさせる。このような走査を第８図に示す
走査モードの如く繰り返し実行する。この走査モードの
実行により、探傷信号処理系７の表示装置１９には、第
９図に示すような溶接部６１が表示される。第９図では
図示していないが、溶接部６１の欠陥も表示装置１９に
表示される。なお、符号６３は溶接部６１の中心線（以
下、溶接線という）である。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、走行車輪２３を駆動させる走行モータ３３の
制御がロータリエンコーダ３７からの信号のみに基づい
て行なわれることから、走行車輪２３が配管５５に対し
て滑ると、ロータリエンコーダ３７からの信号に基づく
走査装置５の位置と実際の走査装置５の位置とが異なる
ことになる。

特に、走行車輪２３の一方が滑った場合には、ロータリ
エンコーダ３７からの信号では走査装置５が溶接線６３
に沿って直進していると判断される場合でも、実際には
、第１０図に示すように走査装置５が溶接線６３に対し
偏差し、溶接線６３に沿って昇降しない場合が生ずる。

この発明は上記事実を考慮してなされたものであり、走
査装置を溶接線に沿って常に自動的に走行させ、超音波
探傷の信頼性を向上させることができる超音波探傷装置
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、溶接部の欠陥を検出する超音波探触子と、
この超音波探触子を搭載し走査させる走査装置と、上記
超音波探触子からの信号を画像処理装置によって画像処
理して表示する探傷信号処理系と、上記走査装置の駆動
源に接続された位置検出器からの信号に基づいて制御回
路が上記駆＃Ｊ源を駆動させて上記走査装置の走査を制
御する走査装置！ＩＪ１１１系とを有し、前記画像処理
装置が前記溶接部の溶接線と走査中の上記走査装置との
偏差ｍを検出して上記制御回路へ出力し、この制御回路
が上記偏差ｍに基づいて上記駆動源を駆動させ走査装置
の軌道を修正させるように構成されたものである。

（作用） したがって、この発明に係る超音波探傷装置によれば、
超音波探触子からの信号に基づいて溶接線を検出し、走
査装置を溶接線に沿って移動させることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係る超音波探傷装置の一実施例の
システムを示すブロック図である。この実施例において
前記従来例と同様な部分は、同一の符号を付すことによ
り説明を省略する。

この実施例における超音波探傷装置６５は、従来の超音
波探触子Ｅ１に対し探傷信号処理系６７および走査装置
制御系６９の構成が異なる。つまり、探傷信号処理系６
７の画像処理装置７１が、走査装置制御系６９の制御回
路７３に接続される。

画像処理装置７１は、信号処し！ｌ！装費１５からの信
号を画像処理して表示装置１９へ出力させる他に、配管
５５の溶接部６１における溶接線６３と走行装置５との
偏差争を検出して制御回路７３へ出力する。

画像処理装置７１のこの後者の機能につき以下に詳説す
る。

現在、超音波探傷は斜角入射法が主流であり、この斜角
入射法では第３図に示すように・、超音波探触子３から
発信された超音波はシュー７５を介し配管５５の母材中
へ入射される。入射された超音波は配管５５の母材中を
伝播しく伝播方向を符号７６で示す。）、溶接部６１の
裏波７７によって反射される。この反射波は配管５５の
母材中を入射波と反対方向に伝播し、シュー７５を介し
て超音波探触子３により受信される。配管５５の母材が
炭素鋼であれば、超音波は第４図に示すように、溶接部
６１と配管５５の母材との境界部分では透過し、裏波７
７によってのみ反射する。このとき、溶接部６１に欠陥
があれば欠陥からも超音波が反射される。

走査装置５を用いて、超音波探触子３を第８図に示す走
査モードに従って走査する。走査装置５の横行機構２５
を用いて、第２図■の位置から■の位置へと走査したと
する。■の位置では超音波探触子３は反射波を得られな
い。■の位置では、超音波探触子３は裏波７７からの反
射波を得る。

こうして、溶接部６１の裏波７７の画像が、欠陥の伯に
表示装置１９の画面上に表示される。ここで、第９図に
示す表示装置１９の画面上における溶接線６３の位置は
、第８図に示す実際の走査モード上における溶接線６３
位置と対応関係にある。

さて、走査装置５を配管５５上で走行させたとき、走行
車輪２３と配管５５との間で摩擦や滑りが生じ、これに
よって走査装置５が第１０図に示すように溶接線６３か
らずれたとする。このとき、表示装置１９上では、第１
１図に示すように画面上の溶接線６３が画面の中心線７
９から曲がって表示される。

そこで、制御回路７３は、表示装置１９の画面上の溶接
線６３が画面の中心線７９と一致するように、画面上の
溶接線６３の画面中心線７９に対重る偏差量（つまり実
際の溶接線６３と走査装置５との偏差量）オを、画面上
の溶接線６３が曲がり始めたできるだけ早い時期に制御
回２８７３へ出力する。制御回路７３は従来の制御回路
５７の機能の他、上記偏心ｆｆ１Ｊを、走行モータ３３
を駆動させる必要制［ｉに変換し、偏心ｍ）に対応した
分だけ走行車輪２３を回転させて走査装置５の軌道を修
正する。これにより、走査装置５は溶接線６３に沿って
走行できる。

また、この実施例では、走査装置５の軌道修正を超音波
探傷を行なうに必要な超音波探触子３を用いて実施する
ことから、超音波探傷装置６５に特別な走行誘導装置等
を必要とせず、コストの上昇を来さない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る超音波探傷装置によれば
、探信信号処理系の画像処理装置が溶接部の溶接線と走
査中の走査装置との偏心量を検出して走査装置制御系の
制御回路へ出力し、この制御回路が上記偏心量に基づい
て駆動源を駆動させ、上記走査装置の軌道を修正させる
よう構成されたことから、走査装置を溶接線に沿って常
に自動的に走行させることができ、超音波探傷の信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る超音波探傷装置の一実施例のシ
ステムを示すブロック図、第２図は超音波探触子の走査
状態を示す図、第３図は超音波探傷における原理を示す
図、第４図は炭素鋼配管の溶接部近傍における超音波探
傷の原理を示す図、第５図は従来の超音波探１０装置の
システムを示すブロック図、第６図は従来の超音波探傷
装置における走査装置を示す正面図、第７図は第６図の
走査装置における平面図、第８図は超音波探傷における
走査装置の走査モードを示す図、第９図は超音波探傷装
置の表示装置の画面を示す図、第１０図、は走査装置が
溶接線に対し曲がって進行する状態を示す図、第１１図
は走査装置が第１０図に示すように曲がって走行した場
合における表示装置の画面を示す図である。 ３・・・超音波探触子、５・・・走査装置、３゛３・・
・走行モータ、３７・・・ロータリエンコーダ、６１・
・・溶接部、６３・・・溶接線、６５・・・超音波探傷
装置、６７・・・探傷信号処理系、６９・・・走査装置
制御系、７１・・・画像処理装置、７３・・・制御回路
、ｌ・・・偏差量。 第３　図 第４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接部の欠陥を検出する超音波探触子と、この超音波探
   触子を搭載し走査させる走査装置と、上記超音波探触子
   からの信号を画像処理装置によって画像処理して表示す
   る探傷信号処理系と、上記走査装置の駆動源に接続され
   た位置検出器からの信号に基づいて制御回路が上記駆動
   源を駆動させて上記走査装置の走査を制御する走査装置
   制御系とを有し、前記画像処理装置が前記溶接部の溶接
   線と走査中の上記走査装置との偏差量を検出して上記制
   御回路へ出力し、この制御回路が上記偏差量に基づいて
   上記駆動源を駆動させ走査装置の軌道を修正させるよう
   構成されたことを特徴とする超音波探傷装置。