JPH02161349A - 超音波探傷法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、疲労やクリープ現象等により、ボイラ等の管
の付着金物溶接部に発生した欠陥の検査に適用される超
音波探傷法に関する。

従来の技術 火力ボイラでは、炉壁管の付着金物溶接部の検査法とし
て、炉壁管内に水漲りを行ない炉内側管外表面から超音
波探傷にて対向側（炉外側）付着金物溶接部の検査を実
施している。

このような従来の超音波探傷法について第４〜７図に基
づいて説明すると、第４図には炉壁管１の炉外側に設け
た付着金物２の溶接部、即ち溶接余盛３における欠陥検
査の状態を示している。

この図において、炉壁管１には、炉内側から燃焼ガス等
による炉内圧Ｐが作用しているため、炉壁管ｌの炉外側
には炉壁管１の変形を防止するため付着金物２が溶接さ
れている。また、炉外側には炉壁管ｌとケーシング４と
の間に火炉の断熱のために保温材５が充填されている。

従って、本検査では、保温材５及びケーシング４を撤去
せずに、１つの超音波探触子６を使用して炉内側から付
着金物２の溶接部３に発生したき裂等の欠陥７を検査し
ようとするもので、炉壁管エの内部には炉内側からの超
音波探傷を可能にするため媒質となる水８が渋られてい
る。

なお、図中にはその超音波による検査方法の一つの例と
して一つの超音波探触子６から入射される音波が被検査
物に対して透過性の良好なよう、入射角度をある適当な
斜角に設定した斜角探傷による方法を示す。

また、図中、符号９はグリセリン、及び１０は超音波探
触子８から被検査対象物確認用のモニター（図示せず）
に連絡するケーブルを夫々示す。一方、第５図の（ａ）
には超音波の伝播経路Ｕ及び、（ｂ）にはブラウン管波
形を夫々示している。

そして、（ａ）図に示す如く検査の順序については準備
段階で炉内側管１表面に探触子６が密接し、走査し易い
ようにグリセリン９を塗っておき、検査時には探触子６
から発信された超音波の伝播経路Ｕは、グリセリン−管
材（炉内側）！−水８−管材（炉外側）ｌの順に入射さ
せ、続いて、管材（炉外側）Ｉ−水８−管材（炉内側）
ｌ−水８−・・・の順に繰返し伝播させることとなる。

その後、超音波の経路Ｕは水８と管材１の境界で減衰（
繰返し屈折）が起こるので最終的には消失する。

また、（ｂ）図に示す如く、この超音波の反射波を映像
するブラウン管波形については、縦軸に反射波の音圧を
取り、横軸に伝播時間を取ると、付着金物２の溶接部３
に欠陥（き裂）７が存在しない健全な場合は、炉外側（
探触子６の対向側）の管ｌ内表面からの反射エコー、Ｓ
１エコー（炉内側）及びＳ、エコー（炉外側）のみがブ
ラウン管上で確認され、溶接部３に欠陥７が存在する場
合は、Ｓ１エコーとＳ、エコーの間に欠陥エコー（Ｆ、
エコー）が確認される。

発明が解決しようとする課題 以上述べた従来の超音波探傷法は、しかし、次のような
問題があった。

超音波探触子６は前述の如く一つのみで検査を実施して
いる。

しかして、第６及び７図に示すように付着金物２と管１
との隙間（ルートギャップ）Ｒがその構造組成上大きい
場合は、本来、ブラウン管波形がエコーＦ、（第７図（
ａ）参照）で表示される欠陥７を最も効果的に検査可能
なＡ点（第６図参照）よりも、同じ入射角度で更に探触
子６を管軸線方向に沿って走査させてルートギャップＲ
の殊に端部付近に接近したＢ点にて超音波を発信すると
、ブラウン管波形はルートギヤ７１８部からの反射エコ
ーＲ８（第７図（ｂ）参照）、即ち疑似エコーが確認さ
れる。

ところが、第７図（ａ）、　（ｂ）で明らかなように、
この反射エコーＲ３は、Ａ点で確認されるき裂等の欠陥
７からの反射エコーＦ、とブラウン管波形がほぼ同一に
現出してしまうという不都合がある。

このように、一つの超音波探触子６で検査する場合には
、溶接部３からの形状エコーＲ８等と欠陥エコーＦＩと
の識別が困難であり、誤った判定を行なう場合が少なか
らずあり得る。

課題を解決するための手段 本発明は、このような従来の課題を解決するために、超
音波探傷法において、ボイラ等を構成する管の付着金物
溶接部の欠陥検査に当たり、予め管内に水堰りした後、
管の付着金物溶接部と反対側表面の同一軸線上に一組の
第１及び２超音波探触子を対向して配置し、第１超音波
探触子が溶接余盛からの反射エコーを捕らえたときに、
第２超音波探触子が管表面及び付着金物間に形成される
ルートギャップの端部を避けて溶接部に発生したき裂等
の欠陥を捕らえるよう、管の材質、外径及び肉厚等の仕
様に合わせて距離調整用治具を介し、前記第１及び２超
音波探触子間の距離を調整可能にしたものである。

作用 このような手段によれば、第１探触子の発信する超音波
はルートギャップ部では干渉され反射エコーは消失する
が、ルートギャップ端部を外れて溶接余盛に入射すると
、直接反射可能となってその部分の反射エコーを検出で
きるので、このとき疑似エコーの発生するルートギャッ
プ端部位置を避けて、計算により概ね溶接余盛付近に超
音波の発信可能な第２探触子を走査させて、欠陥の有無
を確認することができる。

以下第１〜３図を参照して木琴案の一実施例について詳
述する。なお、これらの図において第４〜７図に示した
ものと同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説
明は省略する。

しかして、第１図に示すように、予め水浸すされた被検
査対象用の管ｌの付着金物溶接部（溶接余盛）　３Ａと
反対側表面、つまり炉内側管１表面の同一軸線上に一組
の第１及び２超音波探触子６ａ及び６ｂを対向して配置
する。

この場合、図に示す如き配置において、便宜上一方の第
１超音波探触子６ａを溶接余盛３Ａの探索用、他方の第
２超音波探触子６ｂをき裂等の欠陥７の探索用に供する
よう設定している。

そして、これら第１及び２探触子６ａ、６ｂ間の位置関
係において、第１探触子６ａが溶接余盛３Ａからの反射
エコーを捕らえたときに第２探触子６ｂが溶接部に発生
したき裂等の欠陥７を捕らえるように、管ｌの材質、外
径及び肉厚等の仕様に応じて、対向する第１及び２探触
子６ａ、６ｂ間の距離を調整可能な距Ｍ調整用治具１１
が設けられている。

この治具１１の両端部夫々には一定の長さに穿孔した案
内溝１２が設けられており、これらの溝１２に通した各
探触子固定用ネジ１３を介して、第１及び２探触子６ａ
、６ｂが前記治具１１に一体的に取付けられる。

なお、本発明によれば面述とは逆に第２探触子６ｂによ
る欠陥７を先に捕らえ、第１探触子６ａによる溶接余盛
３が後に捕らえるようにされても良い。

以上のような構成により、はぼ一定の距離に保持された
一組の第１及び２探触子６ａ、６ｂの各ターゲットたる
溶接余盛３並びに欠陥７部を別個に探索し、ブラウン管
波形としてこれらの反射エコーＷｔ、Ｆ＋を捕らえるこ
とにより、従来の如きルートギヤツブＲ部からの反射エ
コーＲ１１つまり疑似エコーの発生なしに、本来のき裂
等の欠陥７部を特定することができる。

即ち、第２図（ａ）、　（ｂ）にルートギャップＲ′を
モデル化した試験片を示しており、これらの図に基づい
て本発明による検査の原理及び作用について段階的に説
明すると、 （１）　　（ａ）図の如く溶接余盛３ａ探索用の第１探
触子６ａの管軸線方向の連続的な走査を実施するが、こ
の場合、管１表面とその付着金物２との間に介在したル
ートギャップＲ′上に入射するよう任意の点から図に示
す配置の溶接部３ａ側に斜角に入射して行くと、その入
射した位置がまだルートギャップＲ′の途中からその端
部までの区間では、超音波はルートギャップＲ７表面に
当たった後、第１探触子６ａに反射せずにｔ線にて示す
管１の内外表面間に屈折する。

従って、この状態ではブラウン管波形上には反射エコー
は消失している。

（２）ところが、続いて第１探触子６ａを走査して超音
波がルートギャップＲ′端部から溶接余盛３ａの区間に
入射させると、超音波はそのギャップＲ′端部の干渉を
受けることなく直接溶接余盛３ａ部へ進行して反射し、
この結果ブラウン管波形上には後述する反射エコーＷｌ
が検出される。

この反射エコーＷ、の伝播時間は、従来の如き溶接余盛
３ａからルートギヤツブＲ方向へ逆に走査すること？こ
よりルートギヤツブＲ端部付近で発生する反射エコー（
疑似エコー）ＲＩに比べて長くなることが既に知られて
いる。

（３）更に溶接余盛３ａから先の方向に走査しても、今
度は入射した超音波は管ｌ内外表面間を繰返し屈折して
しまい、反射エコーＷ１は消失し、その後は何も現出し
ない。

（４）一方、（ｂ）図の如く欠陥７′探索用の第２探触
子６ｂの管軸線方向の連続的な走査を実施するが、この
場合、従来と同様に溶接余盛３ａの任意の点からやはり
斜角に入射して行くと、その入射した位置がルートギャ
ップＲ′端部にまでは至らない溶接余盛３ａ付近では、
もしそこに欠陥７′が存在していれば第２探触子６ｂの
発信する超音波Ｖがこの欠陥７′部分を逐−捕えて反射
エコーＦ、として検出させることが可能となる。

ただし、本発明によれば、ルートギャップＲ′端部に至
るときにはその位置で欠陥７′からの反射エコーＦｌは
消失し、疑似エコーＲＩが現出してしまい、欠陥７′と
ルートギャップＲ′との判別が不可能となるため、第２
探触子６ｂの走査、即ち入射の範囲はルートギャップＲ
′端部付近が限度となるので、これ以上の走査は回避す
るものとする。

従って以上の（１）〜（４）項目の各探触子６ａ。

６ｂの位置関係、及び溶接余盛３ａ及び欠陥７′に対す
る反射エコーＷＩ、ＦＩの各特性に着目して、これらを
組合せて利用することにより、第１探触子６ａ（第１図
参照）で溶接余盛３の位置を的確に捕えたときに、第２
探触子６ｂで欠陥部７の位置をも的確に捕えられるため
には、予め前述の如く第１及び２探触子６ａ、６ｂ間の
概略の距離を計算により求めておく必要がある。

即ち、斜角探傷の場合、第１及び２探触子６ａ。

６ｂのどちらにしても、それらの使用する超音波の種類
（縦波又は横波）により、管材と水、又は管材と付着金
物２との夫々の境界面における入射角及び屈折角が公知
であるので、主に管ｌの材質、外径や肉厚が判明すれば
、更に付着金物２の取付位置、幅、そして溶接余盛３Ａ
の脚長等を考慮して概算の距離が算出される。

なお、本発明によれば、この距離は前述の如き計算の他
に、第２図（ａ）、　（ｂ）に示したものよりも更に単
純化し、検査対象物と同一寸法のルートギャップＲを模
した人ロスリット入りの対比試験片（図示せず）を使用
して、実験にて必要な測定値を得ることも可能である。

そこで、実際の操作においては、このような計算値に基
づいて対向する番手１及び２探触子６ａ。

６ｂを距離調整用治具１１の案内溝１２に沿って所定の
間隔に設定し、各探触子固定用ネジ１３にて締付けて固
定する。

従って、このように一体化した各探触子６　ａ、　６　
ｂを連続的に走査することにより、実際にはどちらか早
く夫々の反射エコーＷ　ｒ、　Ｆ　ｒを検出した方を一
旦固定しておき、残りの探触子６ａ、又は６ｂだけを固
定ネジ１３を緩めて再度走査し、微調整することにより
他の反射エコーＷｌ又はＦ、を共に検出することとなる
。

そして、第３図（ａ）、　（ｂ）には検出された夫々の
反射エコーＷ、及びＦｌを示し、その夫々第１探触子６
ａ用の溶接余盛モニター並びに第２探触子６ｂ用の欠陥
モニター鵬で得られるブラウン管波形について説明する
と、溶接余盛３からの反射エコーＷ１は、前述の如く伝
播時間が長いという特徴から、他の波形、つまり従来の
疑似エコーＲ１との相違を容易に確認することができる
。

また、管１の仕様、つまりその材質、外径や肉厚により
き裂等の欠陥７部までの伝播時間は予め概ね明らかであ
るので、一方の第１探触子６ａからの反射エコーＷ、を
モニターしながら他方の第２探触子６ｂで欠陥７の有無
（Ｆ、エコーの有無）を確認すれば、溶接部３Ａからの
形状エコーＷ１と欠陥エコーＦ１との識別が簡単かつ容
易となり、識について探傷する場合には、前記第１及び
２探触子６ａ、６ｂの位置関係が逆転する。即ち第１探
触子６ａが欠陥７探索用及び第２探触子６ｂが溶接余盛
３Ｂ探索用となる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、−組の超音波探
触子を対向させて配置するだけの簡単な構造でありなが
ら、その間の距離が管の外径や肉厚等の仕様から求めら
れるため、殊に溶接余盛部とルートギャップ部との位置
関係が判明することによりその超音波の走査範囲を正確
に限定して、ルートギヤツブＲ端部を除外し、即ち疑似
エコーＲ，を除外しつつ、その代わりに反射エコーＷ。

の鮮明な溶接余盛を一つの基準点として反射エコーＦ、
により欠陥部を確実に検出することができる。

しかも、ブラウン管波形上、従来のルートギャップにお
ける疑似エコーと異なり特徴的な溶接余盛からの形状エ
コーＷｌと欠陥エコーＦ、との識別が容易なため、超音
波探触子の精度を高めると共に、熟練を要せずに欠陥の
判定を下すことができるため作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波探傷法の一例を示す要部構
造及び使用状態図、第２図は超音波探触子から発信する
超音波の伝播状態を示し、（ａ）はその第１超音波探触
子の場合の模式図、（ｂ）はその第２超音波探触子の場
合の模式図、第３図は本発明の超音波探傷法により検出
される反射エコーを示し、（ａ）はそのうち第１超音波
探触子による溶接余盛のブラウン管波形図、（ｂ）は第
２超音波探触子による欠陥のブラウン管波形図、第４図
は従来の被検査対象管まわりの概略斜視断面図、第５図
は従来の一つの超音波探触子の使用状態を示し、（ａ）
はその超音波伝播経路図、（ｂ）はその反射エコーの概
略波形図、第６図は従来の超音波探傷法を示す要部構造
及び使用状態図、第７図は従来の超音波探傷法により検
出される反射エコーを示し、（ａ）はそのうち第６図の
Ａ点におけるブラウン管波形図、（ｂ）は第６図のＢ点
におけるブラウン管波形図である。 １・・管、２・・付着金物、３Ａ、　３Ｂ・・各溶接部
（余盛）、 ６ａ。 ６ｂ・ ・６第１及び２超音波探触 （ほか１名） （σ） 第 ？ 図 （ｂ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラ等を構成する管の付着金物溶接部の欠陥検査に当
   たり、予め管内に水漲りした後、管の付着金物溶接部と
   反対側表面の同一軸線上に一組の第１及び２超音波探触
   子を対向して配置し、第１超音波探触子が溶接余盛から
   の反射エコーを捕らえたときに、第２超音波探触子が管
   表面及び付着金物間に形成されるルートギャップの端部
   を避けて溶接部に発生したき裂等の欠陥を捕らえるよう
   、管の材質、外径及び肉厚等の仕様に合わせて距離調整
   用治具を介し、前記第１及び２超音波探触子間の距離を
   調整可能にしたことを特徴とする超音波探傷法。