JPH03216550A - 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〕 本発明は脆化などの材質変化，欠陥発生の想定される構
造部材をもつ各種プラントに適用するのに好適な超音波
探触子に関する。

〔従来の技術〕

各種プラントの稼動にあたっては、構造部材の脆化など
による材質変化，構造部材内部の欠陥発生についての情
報を得ることによりプラントの保守を行なっていくこと
が必要となる。そのため、材質変化，欠陥発生を簡便に
検出する方法，装置の開発が望まれている。特開昭５９
　−　７０９６１号公報の方法は擬似ＡＥ波の伝播速度
変化を調べることにより脆化検出を行なうものであり、
脆化検出のみを行う方法としては簡便であり有効である
といえる。

特開昭５７　−　６３４４６号公報の方法は材料中を伝
播する弾性波の往復伝播時間を計測することにより材料
特性を非破壊的に評価するもので、局部的な材質変化を
調べるには簡便であり有効な方法であるといえる。

〔発明が解決しようとする課題〕

構造部材の脆化などによる材質変化と構造部材内部に発
生する欠陥のそれぞれを検出することはプラントの保守
にあたって必要不可欠であり，両者の検出を一組の装置
で簡便で行うことができればプラントの保守にとって有
効である。従来技術は材料の脆化を単独に検出するもの
であり、欠陥検出との複合化は考慮されていない。

本発明の目的は、各種ブランドの構造部材の材質変化と
構造部材内部において発生する欠陥とを、超音波を利用
した一組のシステムを用いて、広範囲にわたって簡便に
しかも非破壊的に検出する超音波探触子を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、構造部材の材質変化及び構造部材内部
の欠陥発生を検出するために、超音波発信用探触子１個
および超音波受信子複数、最低１個を用いる。非破壊検
査の対象となる構造部材の表面に探触子１個を設置し、
探触子設置面と同一面か、あるいは、その裏面に１個あ
るいは複数の受信子を探触子から離して設置する。この
ように設置された探触子と受信子の組を用いて超音波の
発受信を行ない、伝播時間を測定することによって、超
音波の最短通過経路に欠陥をもつ場合には欠陥検出を欠
陥をもたないものについては材質変化を検出することが
できる。

本発明では、同一の探触子、及び、受信子設置位置で広
範囲にわたる材質変化の検出、あるいは、欠陥の検出が
できるように探触子を超音波伝播媒体となる流体とその
流体を封入した容器とその容器の上面に設置される振動
子とから構成し、賽器内の流体量は外部から制御可能と
なる構造とした。

容器内の流体量を変化させることにより構造材料表面と
振動子の角度関係が変化し、超音波の入射方向を変える
ことができる。

〔作用〕

超音波発信用探触子を非破壊検査の対象となる構造部材
表面に設置し、また、超音波受信子を探触子から離して
設置する。この探触子と受信子の組を用いて超音波の発
受信を行ない伝播時間を測定して伝播速度を求める。あ
らかじめ調べておいた初期の伝播速度と比較することに
より材質の変化を検出することができる。また、超音波
の最短伝播経路に欠陥を有する場合には最短経路による
伝播はなされず測定される伝播時間が著しく増大し、そ
の結果、欠陥の存在を知ることができる。

本発明による探触子は探触子を設置する構造材料表面と
振動子の角度関係が可変となるように構成されており、
超音波の構造材料への入射角度を自由に設定できる。こ
のため，探触子と受信子の設置範囲内で内部欠陥の有無
及び材質の変化を探触子，受信子の設置位置を変えずに
走査することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の概要を示すための図である。

非破壊検査の対象となる構造部材１に対して検査を実施
する範囲７の距離だけ離して超音波発信用探触子２、及
び、超音波受信子４を設置する。探触子２では、発信子
と構造材表面の角度関係が可変となるように容器内に流
体が満たしてあり、発信子３より発信された超音波はは
じめ流体を伝播しその後構造材内部に伝播する。このと
きの流体から構造材への入射角度関係はあらかじめ調べ
ておく。このとき発信子３の構造部材１に対する設置角
度を定めれば超音波の発信から受信までの伝播経路が決
まりまた伝播距離が決定される。一方、発信子３におけ
る発信時間と受信子４における受信時間の時間差から超
音波伝播時間が測定され伝播距離とから伝播速度が求め
られる。この様にして構造部材の使用初期において超音
波発信子３の各設置角度に対する超音波伝播速度を求め
ておく。

構造部材をある期間使用した後、構造部材使用前と同様
にして超音波伝播時間を測定し伝播速度を求める。使用
後、構造部材の超音波伝播速度と使用前のものを比較し
、構造部材の材質変化を検出することができる。

第２図では、発信子設置角度可変探触子の構成例を示し
た６探触子には超音波伝播媒体となる流体９が満たして
ありこの流体量を制御ピストン１０で制御することによ
り発信子設置板８の角度を変化させることができる。こ
のように、発信子設置板８の角度を変化させることによ
り発信子３より発信される超音波の構造部材への入射方
向５を変えることができる。このとき材質変化の検出は
前述の方法による。また、構造部材内部に欠陥６をもつ
場合に欠陥６上に超音波最短経路がくる場合には超音波
の伝播に著しい遅延を生じることから、欠陥６の有無を
知ることができる。欠陥の存在を検出した場合には探触
子２の設置位置を変更し、設置位置変更前と同様にして
欠陥の走査を行なう。探触子設置位置変更前後の超音波
伝播経路を比較し欠陥６の位置を同定することができる
。

また、探触子を二個用いて欠陥６の検出及び位置同定を
することも可能である。この欠陥検出及び位置同定の様
子を示したのが第３図である。

第４図は、複数の超音波受信子４を設置して複数の方向
に対して構造材料の非破壊検査が可能となるように構成
した実施例である。探触子は発信子３，発信子設置板８
，発信子設置板回転軸１１、及び流体量制御ピストン１
０より成り、発信子設置板８と構造部材表面との間は超
音波伝播媒体となる流体で満たされている。発信子設置
板８は回転軸１１を中心にして回転可能であり、発信子
設置角度可変探触子の超音波入射方向可変機能に加えて
全方位にわたる超音波入射が可能である。第４図に示し
たように受信子を設置すれば四方向にわたる材質変化検
出及び欠陥検出が可能である。

さらに設置受信子の数を増やして検査範囲を拡げること
ができる。

第５図は，例えば、配管などのように円周面を有する構
造部材に本発明により非破壊検査システムを適用した実
施例である。１３は探触子設置及び回転移動用レール、
１４は受信子設置及び回転移動用レールであり、このよ
うなレール構造とすることにより構造部材の全周にわた
って探触子及び受信子を自由に移動させることが可能と
なり、円周面をもつ構造部材の全周にわたる材質変化検
出及び欠陥検出を簡便に行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、探触子から構造部材への超音波の入射
に際し、構造部材深さ方向への入射角度及び構造部材表
面方向における入射方向を自由に変えることができ、非
破壊検査を広範囲に簡便に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実旅例の基本的な概要を示す説明図
、第２図は本発明による探触子の基本的構成とその探触
子を用いた非破壊検査の実施例を示した説明図、第３図
は本発明による非破壊検査システムのうちで特に欠陥位
置の同定説明図、第４図は超音波受信子を複数用いてよ
り広範囲な非破壊検査を実施する方法とその際に必要と
なる探触子の正面図、第５図は本検査システムを円周面
をもつ構造部材に適用した実施例の斜視図である。 １・構造部材，２・・・探触子、３・・・超音波発信子
、４・・・超音波受信子、５　・超音波伝播方向、６・
・・欠陥、７・・検査対象範囲、８・発信子設置板、９
・・・流体、１０・・流体量制御ピストン、１１・・発
信子３ 箋 Ｉ 口 第 ｌ 口 、３ 第３図 第４図 ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超音波の伝播媒体としての流体と、前記流体を封入
   した容器と、前記容器の上面に設置される振動子とから
   なり、前記容器内の前記流体の量を外部から制御するこ
   とができる構造をもち、かつ、前記容器内の前記流体の
   量の変化に伴い、被測定物と前記容器における前記振動
   子の設置面とのなす角を可変となるように構成したこと
   を特徴とする超音波探触子。