JPH07294502A - 回転形超音波プロ−ブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】傾いた欠陥でも検出できる上、高速の探傷が可
能で、かつ円周方向の欠陥の見落としのない超音波プロ
−ブを提供することにある。 【構成】プロ−ブ本体１０ａ内に、軸心方向に沿って超
音波探傷子２１を複数対づつ並べて配設し、それぞれの
対の超音波探傷子２１は同一地点に対して同時に超音波
ビ−ムが投入可能となるよう、プロ−ブ本体１０ａの軸
心方向に鋭角的に配置し、かつこの超音波超探傷子群１
９をプロ−ブ本体１０ａの軸心回りに回転させる回転駆
動モ−タ１１を設けた。これにより、探傷体１６に、投
入位置から分かれるような左右の２方向に探傷ビ−ム２
４ａ，２４ｂが発生させるようにして、困難であった、
傾いていた欠陥Ａでも検出を行えるようにした。しか
も、超音波探触子群１９が回転して探傷するから、高速
の探傷ができる上、円周方向の欠陥の見落としもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば熱交換器伝熱管
といった被探傷体の超音波探傷試験に好適な回転形超音
波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探傷試験は、鉄鋼構造物等の非破
壊検査の主要な手法の１つとして広く用いられている。
特に、パイプ等の細管に対してはパイプの内側から探傷
プローブを挿入して、検査する方法がとられている。

【０００３】探傷プロ−ブとしては、図２および図３に
示されるようなマルチ形の超音波プロ−ブ、あるいは図
４に示されるような回転形の超音波プロ−ブが用いられ
ている。

【０００４】前者の超音波プロ−ブは、軸方向に延びて
いるプロ−ブ本体１の探触域に対応する部分に、複数、
例えば８個の超音波探触子２を二段、プロ−ブ本体１の
軸心回りに、ビ−ム発受信側を軸心方向に向けて配設
し、それぞれの超音波探触子群の前方にそれぞれ円錐ミ
ラ−３を設けて、超音波探触子２からの送信ビ−ム（超
音波ビ−ム）２ａを拡げながら探触域に向かわせるよう
にしている。なお、２ｂは各超音波探触子群の周囲に配
設された複数本の反射棒、５ｂはスタビライザ、５ｃは
充満している超音波の接触媒体である水を示す。

【０００５】つまり、超音波探触子２からの送信ビ−ム
２ａが円錐ミラ−３によって拡げられて被探傷体４に投
入されることで、これが被探傷体４中を進行する探傷用
ビ−ム５となり、非探傷体４に在る欠陥６を探傷する。

【０００６】こうした探傷が、電子的な切換えによる２
段の超音波探触子群の各超音波探触子２にて行われ、被
探傷体４となるパイプ全周を探傷する。そして、超音波
プロ−ブの移動によって、パイプの長さ方向の検査領域
に渡り探傷する。

【０００７】後者の超音波プロ−ブは、軸方向に延びて
いるプロ−ブ本体１の探触域に対応する部分に、１個の
超音波探触子２を斜めの向きに設け、さらにプロ−ブ本
体１内に回転駆動装置７を内蔵させて、同回転駆動装置
７にて超音波探触子２を周方向に回転させながら、超音
波探触子２から送信ビ−ム２ａ（超音波ビ−ム）を直
接、探触域に発信させるようにしている。なお。５ｂは
反射波となる反射ビ−ムを示す。

【０００８】つまり、超音波探触子２により発信された
送信ビーム２ａが、被探傷体４に投入されることで、こ
れが被探傷体４中を進行する探傷用ビーム５となり、非
探傷体４に在る欠陥６を探傷する。

【０００９】こうした探傷が、回転しながら繰返し行わ
れ、被探傷体４となるパイプ全周を探傷する。そして、
超音波プロ−ブの移動によって、パイプの長さ方向の検
査領域に渡り探傷する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、いずれのタ
イプの超音波プロ−ブも、被探傷体５で発生する探傷ビ
−ム５の方向は１つの方向でしかない。このため、図２
および図４に示されているように「傾いていたような欠
陥６」の場合、その欠陥６を検出しないおそれがある。

【００１１】しかも、マルチ形の超音波プロ−ブは、電
子的に１６個の超音波探触子２を切換えて探傷する構造
上、円周方向にビ−ムの及ばないエリアが発生すること
があり、このため円周方向の欠陥を見落とすことがあ
る。

【００１２】また回転形の超音波プロ−ブは、１個の超
音波探触子２を回転させて探傷する都合上、探傷時間が
長くなるという不具合がある。本発明はこのような事情
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、傾
いた欠陥でも検出できる上、高速の探傷が可能で、かつ
円周方向の欠陥の見落としなく欠陥検出を行うことがで
きる超音波プロ−ブを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の発明は、軸心方向に延びて形成され
た、外周面に探触域を有してなるプロ−ブ本体と、前記
探触域の内側に位置して前記プロ−ブ本体内に同前記プ
ロ−ブ本体の軸心方向に沿って超音波探傷子を複数対づ
つ並べて配設され、かつそれぞれの対の超音波探傷子は
前記探触域における同一地点に対して同時に超音波ビ−
ムが投入可能に前記プロ−ブ本体の軸心方向に鋭角的に
配置されてなる超音波探傷子群と、前記プロ−ブ本体に
設けられ、前記超音波探傷子群を前記プロ−ブ本体の軸
心回りに回転させる回転駆動装置とを有して、回転形超
音波プロ−ブを構成したことにある。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の発明によると、超音波探触子
群の超音波探触子からは、プロ−ブ本体の軸心回りを回
転しながら、対ごとに超音波ビ−ムが発信される。ここ
で、対の超音波探触子は、プロ−ブ本体の軸心方向に鋭
角的に配置されて、同一地点に対して、同時に超音波ビ
−ムを投入するから、探傷域に臨む被探傷体には、プロ
−ブ本体の軸心方向両側に向かう２方向の探傷ビ−ムが
発生する。

【００１５】そして、探傷方向に欠陥があれば、同欠陥
に応じて反射散乱した反射波が反射ビ−ムとして超音波
探触子で受信される。このとき、被探触体には、２方向
へ探傷ビ−ムが発射されているから、一方の向きの探傷
ビ−ムで探傷できなくとも、もう一方の向きの探傷ビ−
ムで欠陥を探傷できることとなる。

【００１６】つまり、従来、困難であった、傾いていた
欠陥でも、同欠陥の検出が行える。こうした探傷が、回
転しながら、対の超音波探触子の切換えにより繰返し行
われるので、探傷に要する時間は短くてすむ。つまり、
高速探触が行える。しかも、円周方向の欠陥を見落とす
ようなこともない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図１に示す一実施例にもとづ
いて説明する。図１は、本発明を適用した超音波プロ−
ブの先端部分を示し、図中１０はチュ−ブである。この
チュ−ブ１０内には、出力軸１１ａを先端に向けて、回
転駆動モ−タ１１（回転駆動装置に相当）が内装してあ
る。

【００１８】出力軸１１ａの先端部には、同出力軸１１
ａと共に回転する探触子支持フレ−ム１２（以下、単に
フレ−ムと称す）が連結してある。フレ−ム１２は、出
力軸１１ａの軸心方向に沿って、前方へ延びている。そ
して、このフレ−ム１２および上記チュ−ブ１０を利用
して、軸心方向に延びるプロ−ブ本体１０ａを構成して
いる。

【００１９】またフレ−ム１２の先端側には、ラジアル
べアリング１３を介して、スタビライザ１４が設けら
れ、さらに先端には挿入ヘッド１５が結合してある。ス
ラビライザ１４は、回転駆動モ−タ１１の周側となるチ
ュ−ブ１０の外周部にも設けられる。そして、前後のス
タビライザ１４，１４によって、パイプなどの被探傷体
１６に配置されたとき、超音波プロ−ブの先端側の全体
が定位置に配置されるようにしてある（調芯）。

【００２０】フレ−ム１２は、中央部に凹部１７が形成
され、外周方向に向く凹側の開口部分を探触域１８にし
てある。探触域１８の内側となる凹部１７の内底部（プ
ロ−ブ本体１０ａ内）には、超音波探触子群１９が設け
られている。

【００２１】超音波探傷子群１９は、発受信部２０を探
触域１８に向けて、プロ−ブ本体１０ａの軸心方向に並
設した２つの超音波探触子２１を探触子対２２ａとし
て、これをプロ−ブ本体１０ａの軸心方向に沿って複数
対、例えば２対（探触子対２２ａ，２２ｂ）、並べて構
成される。

【００２２】探触子対２２ａおよび探触子対２２ｂは、
いずれも発信される送信ビ−ム２３（超音波ビ−ム）が
同時に探触域１８における同一地点に対して投入できる
ようにプロ−ブ本体１０ａの軸心方向に鋭角的に配置し
てある。

【００２３】これにより、被探触体１６中に、投入地点
からプロ−ブ本体１０ａの前側、後側の２方向へ進行す
る探傷用ビ−ム２４ａ，２４ｂを発生させるようにして
ある。

【００２４】各超音波探触子２１は、リ−ド線２５ａ、
摺接端子部２６、導出リ−ド２７を介して、図示しない
制御部に接続されている。そして、制御部の制御によ
り、探傷時、超音波プロ−ブの軸方向の移動とともに、
回転駆動モ−タ１１を駆動、ならびに制御部から出力さ
れる送信パルスによって前後の探触子対２２ａ，２２ｂ
から交互に送信ビ−ム２３を発信させるようにしてあ
る。

【００２５】また出力軸１１ａの周側となるチュ−ブ１
０の外周部には、水シ−ル２９が設けられていて、超音
波プロ−ブを被探触体１６に挿入して探触するとき、同
水シ−ル２８からプロ−ブ先端側を超音波の接触媒体で
ある水２８で浸漬できるようにしてある。

【００２６】しかして、このように構成された超音波プ
ロ−ブを用いて、被探触体１６、例えば伝熱管の超音波
探傷試験を行うときは、図１に示されるように試験すべ
き伝熱管内に超音波プロ−ブの先端部を挿入し、同先端
部と伝熱管との間へ、外部から図示しない供給通路を介
して水２８を注入し、同部分を水２８で満たしておく。

【００２７】ついで、プロ−ブ全体を矢印αで示す右方
向（基部側）へ移動させながら、回転駆動モ−タ１１を
駆動して、一定の回転速度で、超音波探触子群１９をプ
ロ−ブ本体１０ａの軸心回りに回転させるとともに、各
探触子対２２ａ，２２ｂに交互に送信パルスを送り、探
触子対２２ａ，２２ｂを駆動する。

【００２８】これにより、まず、前側で対となっている
超音波探触子２１，２１から送信ビ−ム２３が水中に発
射される。ここで、対となる超音波探触子２１，２１
は、同一地点に向かうようプロ−ブ本体１０ａの軸心方
向に鋭角に配置されているから、各超音波探触子２１，
２１からの送信ビ−ム２３は、伝熱管の内面の同一位置
へ投入される。

【００２９】これにより、各送信ビ−ム２３は、各々伝
熱管（被探傷体１６）と水９の音速比で決まる屈折条件
で屈曲して、伝熱管の周壁中を後方へ進む探傷用ビ−ム
２４ａ、前方へ進む探傷用ビ−ム２４ｂとして、それぞ
れ投入地点から２方向へ進行し、欠陥を探傷する。

【００３０】ここで、伝熱管に欠陥が在れば、同欠陥に
応じて反射散乱した反射波が反射ビ−ム２５として超音
波探触子２１の受信部で受信されるが、同欠陥が図１中
に示されるような「斜めに傾いた欠陥Ａ」で在るような
ときには、探傷用ビ−ム２４ａでは見落としてしまう。

【００３１】この探傷を終えたら、今度は対となる後側
の超音波探触子２１，２１から送信ビ−ム２３が水中に
発射され、同様に伝熱管の周壁中を後方へ進む探傷用ビ
−ム２４ａ、前方へ進む探傷用ビ−ム２４ｂとして、そ
れぞれ投入地点から２方向へ進行し、欠陥を探傷する。

【００３２】これによって、検出できなかった「傾いた
欠陥Ａ」は、入射する方向（右方向）が異なる探傷用ビ
−ム２４ａの反射散乱による反射波が反射ビ−ム２５と
して、超音波探触子２１の受信部で受信される。

【００３３】かくして、同一地点を起点に相反する２方
向に探傷用ビ−ムを発生させることを利用して、困難と
されていた傾いた欠陥Ａを検出することができる。また
超音波探触子群１９（複数対の超音波探触子２１）を回
転させて探傷するので、従来のマルチ形の超音波プロ−
ブのように円周方向の欠陥の見落としもない。

【００３４】そのうえ、探傷に要する時間は、従来の回
転形の超音波プロ−ブよりも短くてすみ、高速探傷の点
にも優れる。すなわち、探傷時間をｔとし、探触子対間
の距離をｘ、探傷距離をｙ、探触子対数をＮ、従来の探
傷時間をｔ₀ 、移動時間をＺとしたとき、探触子対間の
距離ｘをｘ＝ｙ／Ｎ で表わすと、従来の探傷時間
ｔ₀ 、探傷時間ｔはｔ₀ ＝ｙ／Ｚ、ｔ＝（ｙ／Ｎ）Ｚの
関係となるから、ｔ＝ｔ₀ ／Ｎとなり、探傷時間が、従
来に比べて、１／Ｎに短縮されることがわかる。なお、
一実施例では２対の探触子対を採用したが、それ以上の
探触子対を用いてもよいことはいうまでもない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
同一地点を起点に相反する２方向に探傷用ビ−ムを発生
させることを利用して、傾いていた欠陥でも検出でき
る。これにより、欠陥検出性の向上を図ることができ
る。しかも、複数対の超音波探触子が回転しながら、探
傷するので、高速の探傷ができる上、円周方向の欠陥の
見落としもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の超音波プロ−ブの要部を、
欠陥を探触している状態と共に示す断面図。

【図２】従来のマルチ形の超音波プロ−ブを説明するた
めの断面図。

【図３】（ａ）は、図２中のＳ−Ｓ線に沿う断面図。
（ｂ）は、図２中のＴ−Ｔ線に沿う断面図。

【図４】従来の回転形の超音波プロ−ブを説明するため
の断面図。

【符号の説明】

１０…プロ−ブ本体 １１…回転駆動モ−
タ（回転駆動装置） １４…スタビライザ １６…被探触体 １８…探触域 １９…超音波探触子
群 ２１…超音波探触子 ２２ａ，２２ｂ…探触子対 ２４ａ，２４ｂ…探触用ビ−ム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心方向に延びて形成された、先端側の
   外周部に探触域を有してなるプロ−ブ本体と、 前記探触域の内側に位置して前記プロ−ブ本体内に同前
   記プロ−ブ本体の軸心方向に沿って超音波探傷子を複数
   対づつ並べて配設され、かつそれぞれの対の超音波探傷
   子は前記探触域における同一地点に対して同時に超音波
   ビ−ムが投入可能に前記プロ−ブ本体の軸心方向に鋭角
   的に配置されてなる超音波探傷子群と、 前記プロ−ブ本体に設けられ、前記超音波探傷子群を前
   記プロ−ブ本体の軸心回りに回転させる回転駆動装置
   と、 を具備したことを特徴とする回転形超音波プロ−ブ。