JPH0267958A - 超音波探触子 - 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〉 本発明は板材、管材、棒材等の被検材の内部または表面
に存在する欠陥を非破壊で検査する超音波探傷用の超音
波探触子に関するものである。

〈従来の技術〉 従来の斜角超音波探触子を第５図に示し、簡単に説明す
ると、ケース１内には振動子２と吸収材３を貼り付けた
合成樹脂の楔４がダンパ材５と共に装着されている。探
傷走査時には楔４と被検材７の境界面に、通常、水や油
といった接触媒体６が塗布される。振動子２から放射さ
れ楔４中を通った超音波は楔４と被検材７の探傷面との
境界面で屈折して被検材７中に伝播し、被検材７の傷８
等を探傷する。探傷走査中、吸収材３は境界面で反射し
た音波を吸収して妨害信号の原因となる横内残響を生じ
させないようにし、一方、ダンパ材４は振動子２の過度
の共振を押えてパルス幅の増大を防ぎ分解能を高めるよ
うにする。

第６図の如く、楔４の表面に軟質ゴム９を貼り付けるこ
とで接触媒体６を不要とするが、しかし、被検材７表面
を探傷走査するときの摺動性は、軟質ゴム９があること
によって極めて悪くなる。

〈発明が解決しようとする課題〉 高速増殖炉はプラント機器の健全性を確認するために、
定期的に供用期間中検査を行うことを計画している。機
器の健全性を確認する手法の一つに超音波探傷法による
非破壊検査がある。

しかし高速増殖炉は冷却材に金属ナトリウムを使用して
おり、検査を行う際の原子炉停止時においても、炉心の
崩壊熱除去のために、そのループ内の金属ナトリウムは
約２００℃の高温で循環している。したがって、金属ナ
トリウムの循環している機器に非常に近い周辺機器にも
その熱は伝達して、検査を行う一次系の配管等における
配管表面温度は常温から１００℃近くの温度を有してい
る。このような被検材表面温度が高温である被検材の体
積検査を行うには、耐熱性の超音波探触子でないと使用
できない。また、前述したように冷却材に金属ナトリウ
ムを使用している関係上、万一のことを考えると水の使
用は避けるべきである。また、被検材表面に付けた油が
残っていると、運転中その油が蒸発して生じたエアロゾ
ルにより、ナトリウム検出器に誤信号を発生させること
がある。したがって接触媒体を不要にしたい。

本発明が解決しようとする課題は、被検材の境界面から
水や油といった接触媒質をな（ために軟質ゴムを使用す
るけれども、スムースに走査が行えて、耐高温用たらし
め得る超音波探触子を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明の超音波探触子は、上記の課題を解決するために
、曲面振動子とカップリングチェック用振動子を取付け
た楔と、該楔並びに吸音材とダンパ材を嵌着して該楔の
円弧状外周面と共に全円状外周面を形成する円柱状固定
部材と、該円柱状固定部材の外側に同心状且つ回転自在
に装着され内側の間１１Ｊｔｊ；超音波伝播媒体を充填
した円筒状回転部材と、該円筒状回転部材の外周面に嵌
着した軟質タイヤと、該軟質タイヤを被検材表面に圧接
させ且つ上記曲面振動子による超音波の入射点と上記カ
ップリングチェック用振動子による超音波の入射点を合
致させる関係とする該円柱状固定部材の規制支持手段を
備えたものである。

上記円柱状固定部材の規制支持手段としては、ホルダの
下端縁に被検材の表面形状に合わせたシューを取付けて
いて円柱状固定部材の軸部に連結されるホルダとするこ
とができる。

耐高温用とするには、振動子はジルコンチタン酸鉛やニ
オブ酸鉛、楔と円筒状回転体はポリイミド、吸音材と軟
質タイヤはシリコンゴム、ダンパ材は無機接着材でタン
グステン粉末を固めたもの、超音波伝播媒体はフッ素系
油とすることで可能である。

（作　用） 軟質タイヤ付き円筒状回転部材は、この超音波探触子を
、被検材表面を回転しながらスムースに走査するノンカ
プラントの超音波探触子とする。円柱状固定部材の規制
支持手段は、軟質タイヤの加圧力を常に一定となし且つ
曲面振動子による超音波の入射角を一定に固定する。カ
ップリングチェック用振動子は、上記円柱状固走部材の
規制支持手段と協働して、超音波が被検材中に確実に入
射していることを確認させる。

耐高温用とするには使用部品材質の適切な選定で足りる
。

〈実施例〉 本発明の一実施例を示す第１図と第２図において、超音
波を効率良く集束させるための曲率を有する曲面振動子
１０とカップリングチェック振動子１１を固定した楔４
と、その楔４の中で反射した超音波を取り除くための吸
音材３、および振動子１０．１１の余分な振動を押える
ためのダンパ材５は、円柱状固定部材１３に穿設した収
納溝１４内に装着され、装着状態で楔４の外周面は円柱
状固定部材１３の外周面の一部となるように合致させて
いる。円柱状固定部材１３の両側には軸部１５．１５が
形成され、軸部１５にコネクタ１６を取付け、ケーブル
１７を介して各振動子１０．１１との電気的接続を行っ
ている。

固定円柱体１３の外側には、該固定円柱体１３と同心状
をなし且つ該固定円柱体１３との隙間内に油等の超音波
伝播媒質２０を充填した円筒状回転体１８が、シールを
兼ねた軸受１９．１９によって固定部材１３の軸部１５
．１５に回転自在に取付いている。この円筒状回転体１
８の外周面には、ショア硬度で２０以下の柔かい軟質タ
イヤ２１が装着されている。軟質タイヤ２１は、探傷走
査時、被検体７表面に押付けられると被検体７表面に凹
凸や変形があっても空気層をなくす良好な密着性を示し
、しかも円筒状回転体１８と一体的になって回転するか
ら、被検材７表面の走査はスムースに行える。

円筒状回転体１８の外側には、第２図に示したように、
円柱状固定部材１３の規制支持手段２２が設けられてい
る。図示の規制支持手段２２の例では、被検材７の表面
形状に合わせたシュー２４を下端縁に取付けたホルダ２
３がブツシュ２５を介して固定部材１３の軸部１５．１
５に連結されている。この円柱状固定部材１３の規制支
持手段２２は、被検材７表面に対する軟質タイヤ２１の
加圧力を一定となし、曲面振動子１０による超音波の入
射点とカップリングチェック用振動子１１による超音波
の入射点とが、第３図に示すように軟質タイヤ２１の圧
接面で合致する一定入射角度に固定する働きをするもの
である。従ってこの超音波探触子を機械走査装置に取り
付けて使用する場合には、シュー２４を取付けたホルダ
２３の代りに該装置側の取付アーム等（図示せず）が円
柱状固定部材１３の規制支持手段２２となる。

軟質タイヤ２１使用の場合は特に、超音波が被検材７中
に入射したかどうか確認したい。しかし第７図と第８図
に示すように、曲面振動子１０だけ有し、カップリング
チェック振動子１１を有していないと、曲面振動子１０
から発生した超音波が被検材７中に斜めに入射し、その
前方に当る被検材７中に傷８等欠陥が何もないと超音波
の反射エコーがないから、実際に超音波が被検材７中に
入射したかどうかの確認ができない。本発明では、曲面
振動子１０以外にカップリングチェック用振動子１１を
備えているから、第４図に示すように、カップリングチ
ェック用振動子１１から被検材７中に垂直に入射し、被
検材７の表面７ａで反射した表面エコーと、被検材７の
底面７ｂで反射した底面エコーを超音波探傷器で確認す
る。そうすることによって、前述した円柱状固定部材１
３の規制支持手段２２の働きで、曲面振動子１０による
超音波の入射点とカップリングチェック用振動子１１に
よる超音波の入射点とは第３図に示すとおり合致するよ
うに設定されているから、曲面振動子１０から発生した
超音波は上記の入射点を通って確実に被検材７中に入射
していることが確認できることになる。尚、上記した表
面エコーと底面エコーの超音波の伝播時間を１１１１定
することによって被検材７の板厚測定が可能である。

上記した超音波探触子の各構成部品の材質を適宜選択決
定すれば、被検材７表面温度が常温から１５０℃程度の
使用に十分耐える超音波探信子たらしめ得る。−例を挙
げれば、振動子１０．１１はジルコンチタン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）やニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ２０６）、楔４と円筒状回
転体１８はポリイミド、吸音材３と軟質タイヤ２１はシ
リコンゴム、ダンパ材５は耐熱性無機接着材でタングス
テン粉末を固めたもの、超音波伝播媒体２０はフッ素系
の油、シュー２４はテフロンといった具合である。

第３図は、曲面振動子１０から発生した超音波が被検材
７中に伝播する状態を示しており、θ１は曲面振動子１
０の中心から発生した超音波の角度、θ２は曲面振動子
１０の中心から発生した超音波が被検材７中を伝播する
角度、θ３は曲面振動子１０の上端から発生した超音波
の角度、θ４は曲面振動子１０の上端から発生した超音
波が被検材７中を伝播する角度、θ５は曲面振動子１０
の下端から発生した超音波の角度、θ６は曲面振動子１
０の下端から発生した超音波が被検材７中を伝播する角
度である。この超音波探触子は、平板振動子に比較して
、曲面振動子１ｏの上端から発生する超音波の角度θ３
を大きくできる特長がある。すなわち、軟質タイヤ２１
の超音波音速は被検材７の音速の約１／３程度のために
、軟質ゴムタイヤ１１から被検材７中へ超音波が伝播す
るときに、スネルの法則により、約３倍に拡散し、受信
感度が低下するのを防止できる。また、共にポリイミド
とした楔４と円筒状回転体１８の音響インビーダンース
は、シリコンオイルである超音波伝播媒体２０の音響イ
ンビーダンース、シリコンゴム製軟質タイヤ２１の音響
インビーダンースにそれぞれ近いから、超音波の伝播効
率が高くなる。

図示の楔４には一つの曲面振動子１ｏしが示していない
が、各種の探傷角度にょる探傷を同時に行うマルチ探触
子構造とすることができる。

櫟４の形状も、表面エコーの後方に発生するノイズエコ
ーを著しく低減させるような形状にすることが可能であ
る。

〈発明の効果〉 以上の説明かられかるように、この超音波探触子はカッ
プリングチェック用振動子１１を設けているから、曲面
振動子１ｏがらの超音波が被検材７に確実に入射してい
るがどうが確認が、軟質タイヤ２１を使用していても可
能であるし、被検材７の厚み測定が可能である。そして
軟質タイヤ２１付き円筒状回転体１８は、走査時、被検
材７表面を回転しながら走査し、被検体７表面と密着し
て空気を追い出すから、至極スムースに走査できるノン
カプラント型の超音波探触子となり、使用部品の材質を
適宜選定することで耐高温性とするから、高速増殖炉に
緬ける定期検査用として好適である。更に超音波が伝播
する楔４の外周面部分および円筒状回転体１８の外周面
部分に曲率を有しているから、曲面振動子１０の使用と
相俟って、超音波の拡散を効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明になる超音波探触子の断面図、
第３図と第４図はその作用を説明するための断面図、第
５図は従来の斜角超音波探触子の使用状態を示す断面図
、第６図は第５図の斜角超音波探触子をノンカプラント
型としたときの断面図、第７図と第８図はカップリング
チェック用振動子をもたない場合の説明図である。 ３・・・吸音材、４・・・楔、５・・・ダンパ材、７・
・・被検材、１０・・・曲面振動子、１１・・・カップ
リングチェック用振動子、１３・・・円柱状固定部材、
１５・・・円柱状固定部材の軸部、１８・・・円筒状回
転部材、２０・・・超音波伝播媒体、２１・・・軟質タ
イヤ、２２・・・円柱状固定部材のα１ｌｆｆ御支持手
段、２３・・・ホルダ、２４・・・シュー　２５・・・
ブツシュ。 特許出願人　　　動力炉・核燃料開発事業間代　　理　
　人 尾　　股　　行　　雄 笥 図 １１　・カッ１リングチエツク用賑動ｒ１３・・円柱状
固定部材 ＠３図 第 図 第６図 第２図 第４図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、曲面振動子（１０）とカップリングチェック用振動
   子（１１）を取付けた楔（４）と、該楔（４）並びに吸
   音材（３）とダンパ材（５）を嵌着して該楔（４）の円
   弧状外周面と共に全円状外周面を形成する円柱状固定部
   材（１３）と、該円柱状固定部材（１３）の外側に同心
   状且つ回転自在に装着され内側の間隙に超音波伝播媒体
   （２０）を充填している円筒状回転体（１８）と、該円
   筒状回転体（１８）の外周面に嵌着した軟質タイヤ（２
   １）と、該軟質タイヤ（２１）を被検材（７）表面に圧
   接させ且つ上記曲面振動子（１０）による超音波の入射
   点と上記カップリングチェック用振動子（１１）による
   超音波の入射点を合致させる関係とする該円柱状固定部
   材（１３）の規制支持手段（２２）を備えて成ることを
   特徴とする超音波探触子。 ２、円柱状固定部材（１３）の規制支持手段（２２）は
   被検材（７）の表面形状に合わせたシュー（２４）を下
   端縁に取付けたホルダ（２３）がブッシュ（２５）を介
   して円柱状固定部材（１３）の軸部（１５）（１５）に
   連結されている請求項１の超音波探触子。 ３、振動子（１０）（１１）はジルコンチタン酸鉛やニ
   オブ酸鉛、楔（４）と円筒状回転体（１８）はポリイミ
   ド、吸音材（３）と軟質タイヤ（２１）はシリコンゴム
   、ダンパ材（５）は無機接着材でタングステン粉末を固
   めたもの、超音波伝播媒体（２０）はフッ素系油とした
   請求項１の超音波探触子。