JPH0232252A - 枝配管内の超音波探傷検査装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、主配管から分岐して延びる枝配管の内部を
超音波探傷検査するための装置に関するものである。

特にこの発明の装置は、放射線環境下で人間が接近しに
くいような、例えば圧力管型原子炉における圧力管の枝
配管溶接部などを、枝配管内部から検査する場合に有用
である。

〈従来の技術〉 圧力管型原子炉の圧力管のように放射線環境下にあって
、作業員が長時間検査に従事できないような場所にある
配管の超音波探傷検査を行う場合には、遠隔操作型の検
査装置を用いて配管内部から検査を行っている。

かような遠隔操作型検査装置としては従来から各種のタ
イプのものが開発されているが、代表的ものとしては、
配管の内部に挿入されてその軸方向に移動自在でかつそ
の周方向に回転自在な筒状部材の内部に、超音波探触子
を内蔵せしめた構造が知られている。筒状部材および超
音波探触子の駆動は、ケーブルを介して遠隔操作するこ
とができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のような従来の検査装置は、主配管
から分岐した枝配管の内部へは挿入することができず、
従ってかような枝配管は遠隔操作で内部から検査するこ
とができなかった。

そこでこの発明は、主配管から分岐して延びる枝配管を
内部から超音波探傷検査することができる装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。

く課題を解決するための手段〉 すなわちこの発明による枝配管内の検査装置は、主配管
の内部に挿入されてその軸方向に移動自在かつその周方
向に回転自在な筒状部材を有し、該筒状部材はその内部
に、該筒状部材から押出し引込み可能な所定長さを有し
かつその先端部に超音波探触子を取り付けた屈曲自在な
センサユニットと、該センサユニットを筒状部材から押
出し引込みさせるための駆動機構と、該センサユニット
をその長手軸の回りに回転させるための回転機構とを備
えてなるものである。

く作用〉 主配管内にこの装置を挿入し、筒状部材を主配管の軸方
向および周方向に動かすことにより、枝配管の分岐箇所
に位置合わせする。このとき、筒状部材内部に収納され
ているセンサユニットを、押出し引込み駆動ｉ楕により
筒状部材から枝配管内へ押出す０次いで、枝配管内に押
出したセンサユニットを、筒状部材内部の押出し引込み
駆動機構および回転機構によって、枝配管の軸方向に移
動させかつ枝配管の周方向に回転させる。かくして、セ
ンサユニット先端部に取り付けた超音波探触子により、
枝配管内部から超音波探傷検査を行うことができる。

〈実施例〉 以下に図面に示す実施例を参照してこの発明を詳述する
。

第１図はこの発明の検査装置１０を圧力管型原子炉の圧
力管内に挿入して使用する状態を示している。圧力管１
にはその軸に対して略直角に分岐している冷却材入口管
が枝配管２として延びており、枝配管は直管３とエルボ
管４とから構成されている。この場合に検査が必要な部
分は、エルボ管４と直管３との溶接部である。

この発明の検査装置１０は、圧力管１から燃料集合体を
引き抜いた後、この圧力管内に下方から燃料交換機５（
圧力管に燃料集合体を出し入れするための装置）を用い
て挿入、装着されて使用される。検査装置１０の駆動信
号およびセンサ信号はケーブル６を介して外部の制御ユ
ニット（図示せず）から送受信し、遠隔操作することが
できる。

検査装置１０は、外筒１１とその内側に配置された筒状
部材１２との二重管構造をなし、外筒１１下部に配置し
たシールプラグ１３により、装置全体を圧力管１内に固
定するとともに圧力管内の冷却材のシールを行うように
なってｔ）る。

外筒１１には、シールプラグ１３上方に外筒回転駆動機
構１４が組み込まれ、この回転駆動機構１４より上方の
外筒１１を回転させる。筒状部材１２は外＠１１に対し
て回り止めされているので、外筒の回転と同時に筒状部
材も回転する。筒状部材１２に配置された上下駆動機構
１５は、それに組み込まれたモータ（図示せず）および
ピニオン１６と、外ｆ１１１内面に取り付けられたラッ
ク（図示せず）とによって、筒状部材を外筒に対して上
下に移動させる。筒状部材１２にはその内部に内蔵され
ているセンサユニットの出入口１７が設けられており、
筒状部材】２の上下動と共に、外筒１１の軸方向に設け
た細長間口１８に沿ってこの出入口１７が上下に移動し
、枝配管２の分岐位置に位置合わせできるようになって
いる。外筒１１の外周には近接センサ１９が設けられて
いるが、この機能については後述する。

第２図は筒状部材１２の内部構造を説明するものであり
、センサユニット出入口１７から押出し引込み可能な屈
曲自在なセンサユニット２０が内蔵されている。この筒
状部材にはさらに、センサユニットの押出し引込み駆動
機構２１と、センサユニットをその長手軸の回りに回転
させる回転機構２２が内蔵されている。押出し引込み駆
動１１１構２１は、モータ２３により駆動され、この駆
動力は第１減速ユニツト２４、電源がＯＮのとき繋がる
電磁クラッチ２５、第２減速ユニツト２６、およびギヤ
ユニット２７を介してボールネジ２８に伝えられ、これ
を回転させる。ボールネジ２８のネジ部分はポールスク
リュ（図示せず）を介して台板２９と噛合っており、こ
の台板２９には長手方向にガイドロッド（図示せず）が
設けであるため、ボールネジ２８の回転に伴って台板２
９が上下動することになる。センサユニット２０の基端
部は台板２９に取り付けられているため、台板の上下動
に伴いセンサユニット２０の筒状部材１２からの押出し
あるいは引込みがなされる。なお、ギヤユニット２７に
は平歯車３０を介してコンストンバネ３１が収り付けら
れていて、センサユニット２０が筒状部材から枝配管内
へ押出されている状態、すなわち検査中に停電した場合
でも、コンストンバネ３１が回転して台板２９を上昇さ
せる方向にボールネジ２８を回転せしめて、センサユニ
ット２０を筒状部材１２中に引込ませるようになってい
る。

一方、センサユニットの回転機構２２は、台板２９上に
載置した減速機付きモータユニット３２により駆動され
、この駆動力はケーブル巻き余裕部３３を介してセンサ
ユニット２０の基端部に伝えられ、センサユニットの長
手軸の周りでセンサユニットを回転させる。ケーブル巻
き余裕部３３には、減速機付きモータユニット３２の駆
動軸が３６０°回転してもケーブルが切断されないよう
にするために、駆動軸の周りにケーブル３４を数回転ゆ
るみを持たせて巻き付けである。なお、筒状部材１２内
部のギヤユニット２７より上の部分および減速機付きモ
ータユニット３２は、筒状部材が水没しても水に触れな
いようにシールがなされている。

センサユニット２０の構成を第３図に示す。

センサユニットの長手軸は、中空のユニバーサルジヨイ
ント４１を複数個連結した構造となっており、中空軸の
内部にはケーブル３４が通っていて、センサユニット先
端部に取り付けた超音波探触子４０ａ、４０ｂへのセン
サ信号はこのケーブル３４を介して送受信される。この
ケーブル３４はケーブル６（第１図）と接続され、外部
の制御ユニットから操作される。ユニバーサルジヨイン
ト４１の各単体の外周には、枝配管内面に接して管軸方
向にころがり自在な多点支持ローラ４２が、ユニバーサ
ルジヨイント４１のまわりで回転するように取り付けら
れている。第４図かられかるように、図示の例では１個
のユニバーサルジヨイント４１の外周には、多点支持ロ
ーラ４２がユニバーサルジヨイント４１のまわりで回転
するように取り付けられている。多点支持ローラ４２は
周方向１２０°毎に３個のローラを備えていて、各ロー
ラは枝配管内面に接してころがりながら管軸方向に移動
できるようになっている。また隣接するユニバーサルジ
ヨイント４１に取り付けられた隣り合う多点支持ローラ
４２，４２の間には押し付けバネ４３が嵌挿されていて
、隣り合う多点支持ローラ４２，４２の間が互いに間隔
を保つようになっている。かような構造により、センサ
ユニ・ｙ　ト２０はその長さ方向にわたって屈曲自在な
柔軟性を示し、また多点支持ローラ４２はセンサユニッ
ト軸に対して直角な姿勢を保つ。

センサユニット最先端の多点支持ローラ４２ａとその１
つ手前の多点支持ローラ４２ｂとの間には、ユニバーサ
ルジヨイント４１ａ。

４１ｂを介してベース金具４４が嵌挿され、ベース金具
には押し付けリンク４５ａ、４５ｂを介して２個の超音
波探触子４０ａ、４０ｂが取り付けられている。超音波
探触子が干渉しないベース金具４４の周りの部分には球
状のガイドシュー４６が配設され、超音波探触子４０ａ
。

４０ｂを含むセンサユニット先端部が、曲折する枝配管
内でも自在に移動できるようにされている。なお、球状
ガイドシュー４６と多点支持ローラ４２との間にも、押
し付けバネ４３が嵌挿されている。

次に、この発明の装置の使用手順および装置の動作を説
明する。第５図ＡおよびＢに示したように、先ずこの発
明の検査装置１０を燃料交換機５を用いて圧力管１内に
挿入する９次に、筒状部材１２に設けた上下駆動機構１
５（第１図参照）を作動させて、筒状部材１２のセンサ
ユニット出入口１７を枝配ｇ２（冷却材入口管）の高さ
に合わせる。さらに外筒回転駆動機構１４を作動させて
外筒１１と筒状部材１２とを回転させながら、近接セン
サ１９を利用して枝配管２の位置を検出し、センサユニ
ット出入口１７の方向を枝配管２の分岐部と位置合わせ
するく第５図Ｃ）。

検査装置１０の圧力管１内への装着および位置合わせが
終了した後、筒状部材１２らセンサユニット２０を押し
出して枝配管２内へ挿入する（第５図Ｄ）、すなわち第
２図に示したモータ２３を駆動させて、第１減速ユニツ
ト２４、電磁クラッチ２５、第２減速ユニツト２６、ギ
ヤユニット２７を介してボールネジ２８を回転させ、こ
れによって台板２９を押下げてセンサユニット２０を押
出す、なお、センサユニットの押出し長さは、モータ２
３の出力軸に連動して回るシンクロ発信器（図示せず）
により検出され、枝配管２内の所定位置までセンサユニ
ット２０が押出された時点で押出しを停止できるように
しである。

モータ２３の作動時に、回転力はギヤユニット２７から
平歯車３０を介してコンストンバネ３１を捩じるように
作用し、台板２９を引上げてセンサユニット２０を引込
ませる方向のエネルギを蓄える。これによって、検査中
に電源がＯＦＦとなった場合に、電磁クラッチ２５が切
れてモータ２３の出力軸とボールネジ２８との接続が遮
断されると、コンストンバネ３１の回転力がボールネジ
２８に伝わり台板２つを引き上げてセンサユニット２０
を引込ませる。かくして停電時には、センサユニットを
枝配管２から自動的に引抜いて筒状部材１２内に収納す
ることができる。

センサユニット２０を枝配管内の所定位置まで押出し挿
入した後、管軸方向にセンサユニットを移動させながら
超音波探傷検査を行う、具体的には、先ず所定距離だけ
センサユニットを移動させた後センサユニット自体を３
６０°以上回転さぜ、再度管軸方向に移動させる。かよ
うな操作を繰り返し行い、枝配管内面を面状に探触子が
走査するように移動させる。センサユニット２０の回転
は、筒状部材内の減速機付きモータユニット３２の作動
により行う０回転角度は、モータユニット３２内にシン
クロ発信器を設置することにより検出できる。また回転
の停止はリミットスイッチを取り付けることにより制御
できる。モータユニット３２の回転力は、センサユニッ
トのユニバーサルジヨイント４１を介してベース金具４
４に伝えられ、探触子４０ａ、４０ｂを回転させる。

第６図Ａ、Ｂはセンサユニット２０端部の超音波探触子
４０ａ、４０ｂを説明するものである０図示の実施例に
おいては、超音波の入射方向が異なる２個の探触子４０
ａ、４０ｂが装着されている。すなわち探触子４０ａは
センサユニット前進方向の前方へ斜角の超音波４８ａを
発射しく第６図Ａ）、一方、探触子４０ｂはセンサユニ
ット前進方向の後方へ斜角の超音波４８ｂを発射する（
第６図Ｂ）、超音波探傷検査する箇所は主に配管継ぎ目
の溶接部近傍であり、継ぎ自溶金部４９は超音波を通さ
ないため、継ぎ自溶金部４９より前方に傷Ｘは探触子４
０ａで調べ、溶金部４９より後方の傷Ｙは探触子４０ｂ
で調べることにより、継ぎ自溶金部４９の前後両側を１
回の操作で検査することができる。

第７図はこの発明の検査装置の好ましい実施例を示すも
のであり、筒状部材１２内部のセンサユニット２０が通
過する箇所に、較正用テストピース５０を内蔵配置しで
ある。このテストピース５０は、例えば第８図に示した
ような環状部材の一部を切欠した形状とすることができ
、その内周面に人口傷５１を形成しである。このテスト
ピース５０の箇所をセンサユニット２０先端部の超音波
探触子４０ａ、４０ｂが通過する際に、人口傷５１を利
用して感度較正を行うことによって、検査直前・直後に
検査時と同一条件で感度較正ができ、検査データの信顆
性を向上させることが可能となる。

〈発明の効果〉 上記のような構成を有するこの発明の検査装置は次のよ
うな優れた効果を奏する。

１）従来、人間が接近できないため検査が不可能であっ
た枝配管部分を、内部から超音波探傷検査することが可
能になる。

２）センサユニットを柔軟な屈曲性のある構造としたた
め、枝配管内にエルボ管のような曲折部があっても、セ
ンサユニットを挿入して検査することができる。

３）センサユニットの駆動装置は、主配管側に保持され
ている筒状部材の内部に収納しであるなめ、センサユニ
ット自体の径を小さくでき、その結果細い枝配管内部へ
もセンサユニットを挿入できる。

４）筒状部材内にコンストンバネを配設して、センサユ
ニット押出し時の押出し引込み駆動機構の作動時に、セ
ンサユニットを引込ませる方向のエネルギをコンストン
バネに蓄えさせるようにしたから、検査中に停電があっ
た場合でも、センサユニットは筒状部材内に自動的に引
込ませることができる。

５）センサユニット先端部に、超音波の発射角度の異な
る２個の超音波探触子を取り付けたため、配管溶接部の
両側を１度の操作で検査でき、検査の能率を向上させる
ことができる。

６）筒状部材の内部に較正用テストピースを組み込ませ
ることにより、検査時と同一環境下で検査の前後に検査
装置の感度較正ができる。

その結果、検査データの信顆性が向上するとともに、長
時間にわたる検査の場合にも、検査装置を検査場所から
駆動させずに感度較正が行えるため能率の向上が図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の一実施例を示す説明図、第２
図は筒状部材内部のｆＪ造を示す説明図、第３図はセン
サユニットの一実施例を示す詳細説明図、第４図は第３
図のＩＶ−ＩＶ線から見た端面図、第５図Ａ〜Ｄはこの
発明の装置の使用手順を順を追って示す説明図、第６図
Ａ、Ｂはセンサユニット先端部の超音波探触子の作用を
示す説明図、第７図は較正用テストピースを内蔵したこ
の装置の別な実施例を示す部分説明図、第８図は第７図
で用いた較正用テストピースの一実施例を示す説明図で
ある。 １０・・・検査装置、　１２・・・筒状部材、　２０・
・・センサユニット、　２１・・・押出し引込み駆動機
構、　２２・・・回転機構、　２３・・・モータ、２４
．２６・・・減速ユニット、　２５・ラミ磁りラッチ、
　２８・・・ボールネジ、　２９・・・台板、３１・・
・コンストンバネ、　３２・・・減速機付きモータユニ
ット、　４０ａ、４０ｂ・・・超音波探触子、　４１・
・・中空ユニバーサルジヨイント、４２・・・多点支持
ローラ、　４３・・・押し付けバネ、５０・・・較正用
テストピース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主配管の内部に挿入されてその軸方向に移動自在か
   つその周方向に回転自在な筒状部材を有し、該筒状部材
   はその内部に、該筒状部材から押出し引込み可能な所定
   長さを有しかつその先端部に超音波探触子を取り付けた
   屈曲自在なセンサユニットと、該センサユニットを筒状
   部材から押出し引込みさせるための駆動機構と、該セン
   サユニットをその長手軸の回りに回転させるための回転
   機構とを備え、これによって、主配管から分岐する枝配
   管の内部に該センサユニットを挿入し、該センサユニッ
   トの押込み引込み動作および回転動作を行えるようにし
   たことを特徴とする枝配管内の超音波探傷検査装置。 ２、センサユニットは、中空のユニバーサルジョイント
   を複数個連結してなる長手軸を有し、各ユニバーサルジ
   ョイントの外周には枝配管内面に接してころがり自在な
   多点支持ローラが該ユニバーサルジョイントのまわりで
   回転するように取り付けられ、隣接するユニバーサルジ
   ョイントに取り付けられた隣り合う多点支持ローラの間
   には押し付けバネが嵌挿されており、該ユニバーサルジ
   ョイントの中空部を通してケーブルが挿通されている請
   求項１記載の装置。 ３、超音波探触子を２個配設し、一方の探触子は、セン
   サユニット前進方向の前方へ斜角の超音波を発射し、他
   方の探触子は、センサユニット前進方向の後方へ斜角の
   超音波を発射するようにした請求項１記載の検査装置。 ４、センサユニットの押出し引込み駆動機構は、モータ
   と、該モータの回転力を減速させる減速ユニットと、該
   モータの減速された回転力により回転するボールバネと
   、該ボールバネと噛合する台板とからなり、該台板にセ
   ンサユニットの基端部が取り付けられていて、該台板の
   上下動に伴つてセンサユニットの筒状部材からの押出し
   引込みがなされるようになつており、さらに、検査装置
   の電源がＯＮのときに繋がる電磁クラッチを該モータと
   該ボールバネとの間に配設した請求項１記載の検査装置
   。 ５、筒状部材の内部にさらにコンストンバネを配設して
   これをボールネジと接続し、センサユニットの押出し引
   込み駆動機構のモータ回転時に、センサユニットを引込
   ませる方向にボールネジを回転させるようなエネルギを
   該コンストンバネに蓄えさせ、これによって、検査装置
   の電源がＯＦＦとなった場合に、電磁クラッチが切れて
   該コンストンバネがボールネジに作用して、センサユニ
   ットを筒状部材内に自動的に引込ませるようにした請求
   項３記載の検査装置。 ６、筒状部材内部のセンサユニットが通過する箇所に較
   正用テストピースを配設した請求項１記載の検査装置。