JPH0694685A - 薄肉管内挿型超音波検査装置 - Google Patents

薄肉管内挿型超音波検査装置

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JPH0694685A
JPH0694685A JP4269693A JP26969392A JPH0694685A JP H0694685 A JPH0694685 A JP H0694685A JP 4269693 A JP4269693 A JP 4269693A JP 26969392 A JP26969392 A JP 26969392A JP H0694685 A JPH0694685 A JP H0694685A
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JP
Japan
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ultrasonic
thin
pipe
probe
flaw detection
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Withdrawn
Application number
JP4269693A
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English (en)
Inventor
Masaaki Torii
正明 取違
Keiichi Iwamoto
啓一 岩本
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺の搬送ケーブルを使用しても、薄肉管の
減肉量を安定かつ高い精度で検査することができる薄肉
管内挿型超音波検査装置を提供する。 【構成】 本検査装置は、例えば肉厚が2mm程度の薄肉
管内に挿入し超音波探触子を管周方向に回転させるとと
もに管軸方向に移動させながら水浸式超音波探傷により
管の減肉量を検査する装置である。しかしてこの装置
は、超音波探触子3を搭載した回転型探触子ホルダー8
と、回転型探触子ホルダー8を回転させる減速機付モー
ター10と、回転による超音波信号線の撚れを解消させ
るスリップリング9と、超音波探触子3を励振させ超音
波を発信させる電気パルス発振器6aと、超音波探傷信
号を増幅させる前置増幅器6bと、回転型探触子ホルダ
ー8を管軸上に保持する前方調芯具11a及び後方調芯
具11bとを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、火力又は原子力発電プ
ラントの熱交換器の熱交換チューブ減肉量検査に好適な
薄肉管内挿型超音波検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】火力又は原子力発電プラントの熱交換器
に用いられている熱交換チューブのような薄肉管の減肉
量を、水浸式超音波探傷により管の内側から検査する装
置においては、従来は、超音波探触子を励振させて超音
波を発生させる電気パルス発振器と、超音波探傷信号を
増幅させる前置増幅器とは、超音波探傷機の回路構成の
一部として装備されているため、管内に挿入された超音
波探触子とは距離的にも遠い位置に設置され、それぞれ
は長尺の搬送ケーブルにより接続されている。図3は従
来の検査装置の全体構成を示す系統図であり、熱交換チ
ューブ1の管内に挿入された超音波探触子3は、浮子付
の搬送ケーブル4と電気,機械的に連結され、ケーブル
巻取器5を介して管外の超音波探傷機6の一部である電
気パルス発振器6a及び前置増幅器6bに接続されてい
る。搬送ケーブル4は高圧送水2及びケーブル巻取器5
を動力源として管軸方向に搬送され、搬送ケーブル4の
先端に連結された超音波探触子3を電気,機械的に制御
している。この搬送ケーブル4の長さは超音波探傷機6
等の設置場所の関係で最大100mに及ぶ場合がある。
【0003】ところで熱交換チューブ1は、その肉厚が
2mm前後と薄いため、水浸式超音波探傷によりその減肉
量を高い精度で検査しようとする場合、超音波探触子
3,超音波探傷機6及びそれらを接続する搬送ケーブル
4により構成される検査装置が、全体構成として高い性
能を発揮するものでなければならず、現在では、各機器
を単独で評価する限り一応の水準に達しており、2mm程
度の肉厚であっても、極短尺の搬送ケーブル4を用い超
音波探触子3も固定するなど理想的な状態で使用する限
りでは、高い精度が得られている。しかし、超音波探触
子3と超音波探傷機6とを接続する搬送ケーブル4が長
尺となったり、超音波探触子3を水浸管内で回転させか
つ管軸方向に移動させながら使用する場合には、以下に
述べるような理由により、肉厚の薄い熱交換チューブ1
の減肉量を高い精度で検査することが非常に困難か不可
能になる。
【0004】すなわち、図4は、極短尺の搬送ケーブル
4を用い、超音波探触子3も固定した理想的な条件で、
水浸式超音波探傷により薄肉の熱交換チューブ1の肉厚
を測定しようとする場合の原理を示す模式図であるが、
図2(A)において、超音波探触子3から発信された超
音波は、超音波遅延材である高圧送水2を介して薄肉の
熱交換チューブ1の内表面より内部に伝播し、外表面に
反射して再び高圧送水2を介して超音波探触子3に戻
る。一方発信された超音波の一部は、高圧送水2を伝播
して熱交換チューブ1の内表面で反射し、再び高圧送水
2を通って超音波探触子3へ戻る。このとき、熱交換チ
ューブ1の肉厚値Dは、補正係数をKとして、熱交換チ
ューブ1中の超音波伝播速度vと伝播に要した時間Δt
との関係式;D=K×Δt×vにより求めることができ
る。図2(B)は超音波探傷の送受信波形を示すもので
あるが、Tは超音波探触子3を励振して発信した発信パ
ルスの波形、Sは熱交換チューブ1の内表面で反射した
受信パルスの波形、Bは熱交換チューブ1の外表面より
反射した受信パルスの波形である。水浸式超音波探傷に
よる熱交換チューブ1の肉厚測定は、このS−B間の立
上がりの時間間隔、つまりS−B間の伝播時間Δtを電
気的に測定し、演算回路等により肉厚の絶対値に変換し
デジタル表示器6dに表示している。
【0005】しかして図5は、図3に示す検査装置につ
いて、水浸式超音波探傷により薄肉の熱交換チューブ1
の肉厚を測定しようとする場合の原理を示す模式図であ
るが、図4と図5とを比較して異なるところは、スリッ
プリング9が附加されたこと、搬送ケーブル4が2m程
度の極短尺であったものが約100mのものとなったこ
と、各T,S,Bの送受信波形について送受信波形の後
にケーブル終端面で反射往復する電気的エコーT′,
S′,B′が出現したこと、送受信波形そのもののパル
ス幅が拡がったことなどである。そして長尺の搬送ケー
ブル4を使用した場合、この電気的エコーS′及びS波
のパルス幅の拡がりや乱れ,B波の乱れ及び減衰等によ
り、S/N比が低下し、S−B間の伝播時間Δtの正確
な測定を困難又は不可能にしている。またこのような薄
肉の熱交換チューブ1の肉厚測定には、使用する超音波
探触子3も高ダンピングかつ高周波数のものを使用する
必要がある。
【0006】しかし、このような超音波探触子3は同時
に超音波発信エネルギーも弱く、長尺の搬送ケーブル4
を使用する場合、図6説明図に示すような同軸ケーブル
のパルス伝送特性に基づく現象が起こる。図6(A)は
同軸ケーブルの単位長さ当たりのインダクタンスLとキ
ャパシタンスCとにより構成される等価回路を示すもの
であるが、入力端から電気パルスを発信すると、順次L
を通ってCを充電して行く現象が起こり、このためまず
パルス伝送の時間遅れが生ずるが、このうち高い周波数
の成分は、伝送の遮断周波数fc =1/π√LCにより表
わされるLとCとの成分の影響により出力端へ伝わりに
くくなる。図6(B)は長尺の同軸ケーブルの入力端か
ら電気パルスを発信した場合、出力端の終端抵抗Rの値
により、どのような伝送特性を示すかを模式的に示した
ものである。一般に同軸ケーブルの特性インピーダンス
c はZc =√L/C で表わされ、長さに関係なく常に固
有の値を有しているが、出力端のインピーダンスの違い
により電気パルスの伝送特性に変化が生ずる。いま出力
端に終端抵抗Rを接続した場合、この終端でのパルス反
射率γ=(R−Zc )/(R+Zc )で表わされるが、
図6(C)に示すR=∝のときγ=1となり電気パルス
が入力端へ逆戻りする。図6(D)に示すR=Zc のと
きは電気パルスの反射が起こらない、つまり整合がとれ
た状態である。図6(E)に示すR>Zc 又はR<Zc
の場合はその程度に応じて電気パルスの反射が起こる。
そして図5に示すような検査装置では全体を構成する回
路定数の完全な整合が困難なため、図6(E)に示すよ
うな現象と同様に送受信信号に反射波が附加されたり、
超音波探触子が水中で揺動するなどの悪条件も加わっ
て、波形に乱れ,拡がり,減衰等が生じ、熱交換チュー
ブ1の減肉量の検査を困難又は不可能にしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、長尺の搬送ケーブルを
使用しても、薄肉管の減肉量を安定かつ高い精度で検査
することができる薄肉管内挿型超音波検査装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、薄
肉管内に挿入し超音波探触子を管周方向に回転させると
ともに管軸方向に移動させながら水浸式超音波探傷によ
り管の減肉量を検査する装置において、超音波探触子を
搭載した回転型探触子ホルダーと、同回転型探触子ホル
ダーを回転させる減速機付モーターと、回転による超音
波信号線の撚れを解消させるスリップリングと、上記超
音波探触子を励振させ超音波を発信させる電気パルス発
振器と、超音波探傷信号を増幅させる前置増幅器と、上
記回転型探触子ホルダーを管軸上に保持する調芯具とを
具えたことを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明薄肉管内挿型超音波検査装置において
は、電気パルス発振器を制御するための制御信号は管外
の超音波探傷機のパルス発信端子より受取り、長尺の搬
送ケーブル中の同軸ケーブルにより伝送し、超音波探傷
機の電源供給器から送られた直流電源等により電気パル
ス発振器を駆動させ、更に極短尺の信号ケーブルにより
超音波探触子を励振して良質な超音波送信パルスを発生
させている。一方超音波受信パルスは前置増幅器により
約10数デシベル程度増幅されて、長尺の搬送ケーブル
中の別の同軸ケーブルにより超音波探傷機の整合器に伝
送され受信パルスの反射を起こさぬよう整合されて、超
音波探傷機の受信端子へ入力される。
【0010】
【実施例】本発明薄肉管内挿型超音波検査装置の一実施
例を図面について説明すると、図1は本装置の管内挿入
部分の正面図、図2は検査回路の接続図である。まず図
1において超音波探触子3を搭載した回転型探触子ホル
ダー8の前後に接続されたフレキシブルシャフト12,
13には、同回転型探触子ホルダー8を管軸上に保持さ
せるための前方調芯具11a及び後方調芯具11bが取
付けられており、フレキシブルシャフト12の前端には
先端ガイド7が取付けられている。一方フレキシブルシ
ャフト13の後端にはスリップリング9が連結され、更
にフレキシブルシャフト14を介して回転型探触子ホル
ダー8を回転させるための減速機付モーター10が連結
されている。しかしてこの減速機付モーター10にフレ
キシブルシャフト15を介して電気パルス発振器6aが
連結されたうえ、その後方にフレキシブルシャフト16
を介して前置増幅器6bが連結され、この前置増幅器6
bに長尺の搬送ケーブル4が接続されている。
【0011】このような管内挿入部分を長尺の搬送ケー
ブル4により管外の超音波探傷機と接続する回路及び検
査要領を図2について説明すると、電気パルス発振器6
a及び前置増幅器6bは、搬送ケーブル4により超音波
探傷機6の整合器6e及び電源供給器6fと接続されて
おり、電気パルス発振器6aを制御するための制御信号
は超音波探傷機6のTパルス発信端子より受取り、長尺
の搬送ケーブル4中の同軸ケーブルにより伝送し、電源
供給器6fから送られた直流電源等により電気パルス発
振器6aを駆動させ、更に極短尺の信号ケーブル4′に
より超音波探触子3を励振して良質な超音波送信パルス
を発生させている。一方超音波受信パルスは前置増幅器
6bにより約10数デシベル程度増幅されて、長尺の搬
送ケーブル4中の別の同軸ケーブルにより整合器6eに
伝送され、受信パルスの反射を起こさぬよう整合され
て、超音波探傷機6のR受信端子へ入力される。
【0012】
【発明の効果】要するに本発明によれば、薄肉管内に挿
入し超音波探触子を管周方向に回転させるとともに管軸
方向に移動させながら水浸式超音波探傷により管の減肉
量を検査する装置において、超音波探触子を搭載した回
転型探触子ホルダーと、同回転型探触子ホルダーを回転
させる減速機付モーターと、回転による超音波信号線の
撚れを解消させるスリップリングと、上記超音波探触子
を励振させ超音波を発信させる電気パルス発振器と、超
音波探傷信号を増幅させる前置増幅器と、上記回転型探
触子ホルダーを管軸上に保持する調芯具とを具えたこと
により、長尺の搬送ケーブルを使用しても、薄肉管の減
肉量を安定かつ高い精度で検査することができる薄肉管
内挿型超音波検査装置を得るから、本発明は産業上極め
て有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明薄肉管内挿型超音波検査装置の管内挿入
部分の正面図である。
【図2】同上装置の検査回路の接続図である。
【図3】従来の検査装置の系統図である。
【図4】極短尺の搬送ケーブルを用いた場合の肉厚測定
原理の模式図である。
【図5】長尺の搬送ケーブルを用いた場合の肉厚測定原
理の模式図である。
【図6】同軸ケーブルのパルス伝送特性の説明図であ
る。
【符号の説明】
3 超音波探触子 4 搬送ケーブル 6 超音波探傷機 6a 電気パルス発振器 6b 前置増幅器 6e 整合器 6f 電源供給器 7 先端ガイド 8 回転型探触子ホルダー 9 スリップリング 10 減速機付モーター 11a 前方調芯具 11b 後方調芯具

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄肉管内に挿入し超音波探触子を管周方
    向に回転させるとともに管軸方向に移動させながら水浸
    式超音波探傷により管の減肉量を検査する装置におい
    て、超音波探触子を搭載した回転型探触子ホルダーと、
    同回転型探触子ホルダーを回転させる減速機付モーター
    と、回転による超音波信号線の撚れを解消させるスリッ
    プリングと、上記超音波探触子を励振させ超音波を発信
    させる電気パルス発振器と、超音波探傷信号を増幅させ
    る前置増幅器と、上記回転型探触子ホルダーを管軸上に
    保持する調芯具とを具えたことを特徴とする薄肉管内挿
    型超音波検査装置。
JP4269693A 1992-09-11 1992-09-11 薄肉管内挿型超音波検査装置 Withdrawn JPH0694685A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012068071A (ja) * 2010-09-22 2012-04-05 Sumitomo Kinzoku Technol Kk 超音波肉厚測定装置及び超音波肉厚測定方法
WO2012141279A1 (ja) 2011-04-15 2012-10-18 新日本製鐵株式會社 回転型超音波探傷装置用回転トランス及びこれを用いた回転型超音波探傷装置
JP7296019B1 (ja) * 2023-02-27 2023-06-21 神鋼検査サービス株式会社 ケーブル送り装置

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