JPH0731166B2

JPH0731166B2 - 超音波探傷装置

Info

Publication number: JPH0731166B2
Application number: JP60265392A
Authority: JP
Inventors: 宏司水口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPS62124458A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は原子力発電プラント内の配管等の探傷検査に使
用される超音波探傷装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、電子力発電プラントにおいては供用期間中検査
が定期的に実施されている。そして、この供用期間中の
検査において万一欠陥が発見された場合には、速やかに
欠陥部を除去、補修して原子力発電プラントの健全性、
安全性を確保し、原子炉運転中の不慮の事故を未然に防
止せんとしている。この供用期間中検査項目の中には機
器、配管等の溶接部の探傷検査が含まれる。

ところで、探傷検査の方法としては肉眼による方法、Ｘ
線透過による方法または超音波による方法等種々の方法
か考えられる。しかし、肉眼による方法では内部の欠陥
を発見できないという欠点がある。また、Ｘ線透過によ
る方法ではＸ線発生装置が必要となるが、このＸ線発生
装置は比較的大型であるためプラント内の狭い空間で使
用するに適さないばかりか、原子力発電プラント内の機
器、配管等は放射化されているためＸ線検出に困難を伴
う。そこで、原子力発電プラントにおいては前述のよう
な欠点のない超音波による方法が採用されている。この
超音波による方法は原子力発電プラントの配管等に使用
されている材料が主に対超音波伝搬性に優れる炭素鋼で
ある点からも好適であると言える。

第11図および第12図は原子力発電プラントの配管の溶接
部等の探傷検査に使用されている従来の超音波探傷装置
を示している。第12図に示すように、この超音波探傷装
置は超音波トランスジューサ１を備えている。この超音
波トランスジューサ１における超音波送信、受信の原理
を説明する。

第13図は超音波送信部を示すものであり、ケース２内に
は圧電素子３が配設されている。今、ここで圧電素子３
とケース２の底板４との間に高周波電源５より電圧を印
加するとすれば、圧電素子３は機械的に変形、振動す
る。そして、この変形、振動はケース２の底板４を通じ
て被検体６内に超音波として伝達される。この場合、ケ
ース２の底板４は被検体６に当接して置かなければなら
ない。また、第14図は超音波受信部を示すものであり、
超音波送信部と同様に、ケース７内には圧電素子８が配
設されている。今、ここで被検体６から超音波が戻って
いる場合を考えれば、この超音波によって圧電素子８が
機械的に変形、振動する。そして、この圧電素子８の変
形、振動によって電圧（Volt）が発生する。この場合に
も、ケース７の底板９は被検体６に当接して置かれなけ
ればならない。なお、超音波送信部および超音波受信部
においてケース2,7の底板4,9を被検体６に当接しておい
てもなお隙間が存在する場合には、この隙間に水、グリ
ースまたは油などの音響伝達材を注入する必要がある。

また、超音波探傷装置は第11図、第12図に示すように、
配管10と同心状に配置される回転リング11を備えてい
る。この回転リング11は継手12を介して配管10に固定さ
れる外側リング11aと、この外側リング11aの内側に回転
自在に取り付けられた内側リング11bとから構成されて
いる。外側リング11aには継手12部分に内側リング11bを
回転駆動させる駆動装置13（第11図）が設けられてい
る。一方、内側リング11bには配管10の外周面上を転動
する車輪14,14の付設されたホルダ15が設けられてい
る。そして、このホルダ15には前記超音波トランスジュ
ーサ１が付設されている。

さらに、ホルダ15には第11図に示すように給水ホース1
6、走行用ケーブル17および超音波トランスジューサ信
号用ケーブル18の一端が接続されている。そして、この
給水ホース16、走行用ケーブル17および超音波トランス
ジューサ信号用ケーブル18の他端は別の部屋に設置され
る給水装置19、走行制御装置20および超音波送受信信号
処理装置21にそれぞれ接続されている。

なお、第11図において符号22は超音波トランスジューサ
１を配管10の軸方向に移動させるための機構を表わして
いる。

続いて、作業の概略を説明する。

原子力発電プラントの配管10は保温材で被覆されている
ので、検査対象範囲にある保温材を除去する。次いで、
検査対象範囲の表面仕上げの様子を確認し、その検査対
象範囲に錆止め用塗料が塗布されていたり、表面が錆つ
いていたりまたは表面の凹凸が著しい場合には検査対象
範囲の研磨を行う。次いで、超音波トランスジューサ１
を支持する回転リング11を継手12を介して配管10にセッ
トする。このとき、超音波トランスジューサ１が配管10
の表面に当接されるようにする。次いで、走行制御装置
20および超音波送受信信号処理装置21を結線すると共
に、超音波トランスジューサ１と配管10との隙間へ水を
供給する給水ホース16を施設する。次いで、遠隔自動操
作にて超音波トランスジューサ１と配管10との隙間へ水
を供給しながら、駆動装置13により内側リング11bを回
転させる。この内側リング11bの回転によりホルダ15に
取り付けられている超音波トランスジューサ１が配管10
の外周上を走行して連続的に探傷検査が行われる。

なお、回転リング11が配管10にセットできない場合には
作業者が直接超音波トランスジューサ１を走行させる。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、このような超音波探傷装置には次のよう
な難点がある。

すなわち、探傷検査の準備作業において検査対象範囲の
表面仕上げの様子が確認し、その検査対象範囲に錆止め
用塗料が塗布されていたり、表面が錆ついていたりまた
は表面の凹凸が著しい場合には前述のように検査対象範
囲の研磨を行い、超音波トランスジューサ１が配管10の
表面に滑らかに当接されるようにしなければならない。
しかし、この作業には長時間要するので、原子力発電プ
ラント内の放射線の被曝を受ける危険性がある。かかる
事情は回転リング11が配管10にセットできず、作業者が
直接超音波トランスジューサ１を取り扱う場合も同様で
ある。

また、前述のように接触型の超音波トランスジューサ１
を用いるものにおいては、超音波トランスジューサ１と
配管10の表面との間に隙間が存在する場合には、その隙
間に前述のように音響伝達材を注入する必要がある。し
かし、この音響伝達材を用いた場合、探傷検査後に綺麗
に拭きとる必要があると共に、この音響伝達材は床面に
垂れ易いのでその対策が必要となる。

さらに、接触型の超音波トランスジューサ１を用いるも
のにおいては、超音波トランスジューサ１を配管10の表
面に密着させて走行させなければならず、また超音波ト
ランスジューサ１と配管10の表面との間の隙間に音響伝
達材を供給しなければならないので、勢い超音波探傷装
置は複雑とならざるを得ない。

〔発明の目的〕

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、検
査対象範囲の研磨、音響伝達材の注入が不要であり、検
査部分全体を自動的かつ確実に探傷することができ、し
かも構造が簡素で、作業の迅速化を図ることのできる超
音波探傷装置を提供するとこを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、円筒面を有する被検体に吸着してその円筒面
の円周方向に走行する前輪、後輪を有する自走式走行車
と、被検体と一定間隔を置くようにして前記走行車に搭
載される非接触型の超音波トランスジューサと、この超
音波トランスジューサの超音波送受信信号を処理する超
音波送受信信号処理装置と、前記走行車の前輪、後輪の
それぞれ車輪の附近に走行車底部と被検体の表面との間
隔を検出する検出器を設けてなる、前記走行車を検査部
分に沿って誘導する走行誘導機構とを有するものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明に係る超音波探傷装置の実
施例を示している。この第１図および第２図において符
号22は自走式の走行車を示しており、この走行車22には
非接触型の超音波トランスジューサ23が搭載されてい
る。この超音波トランスジューサ23における超音波送
信、受信の原理を説明する。

第３図は超音波送信部を示すものであり、被検体24の上
方に磁石25が設置され、一方被検体24と磁石25との間に
高周波電流コイル26が設置されている。今、ここで高周
波電流コイル26に高周波電源27を用いて高周波電流を流
した場合を考えれば、この高周波電流コイル26による磁
場が生じ、この磁場によって被検体24内に渦電流28が生
じる。そして、この渦電流28が生じると、渦電流28と磁
石25による磁場29との積に比例した力が被検体24内に生
じ、この力によって被検体24の内部に変位を生じてこれ
が超音波となる。また、第４図は超音波受信部を示すも
のであり、被検体24の上方に磁石30が設置され、一方被
検体24と磁石30との間に高周波電流コイル31が設置され
ている。今、ここで被検体24の内部に超音波による変位
が生じている場合を考えれば、磁石30による磁場32の作
用により、磁場32と変位に比例する起電力が発生する。
そして、この起電力により被検体24の電気電導度に応じ
た渦電流33が生じる。そして、この渦電流33が生じると
磁場が形成され、この磁場により高周波電流コイル31に
電流が流れる。

この超音波トランスジューサ23に用いられる磁石25,30
は永久磁石、電磁石のいずれであっても良い。第５図お
よび第６図にはこのうち電磁石を用いた超音波トランス
ジューサ23が示されている。この第５図および第６図に
おいて符号34,35,36は磁気ヨーク、励磁コイル、高周波
電流コイルをそれぞれ表している。

また、第１図において符号37,38は走行車22の車輪を表
わしている。この車輪37,38は磁石材等から形成され、
走行車22を配管10に吸着させるようになされている。ま
た、車輪37,38間の中間距離は配管10の径に応じて適宜
選択されており、これにより配管10の表面と超音波トラ
ンスジューサ23との間隔が一定となるようなされてい
る。さらにまた、走行車22には車輪37,38を回転駆動さ
せるための駆動装置（モータ）39,40が搭載されてい
る。

さらに、検査室とは別の部屋には、第７図に示すよう
に、走行車22の走行制御を行うための走行制御装置41
と、超音波トランスジューサ23の超音波送受信信号を処
理する超音波送受信信号処理装置42が設置されている。

なお、第７図において符号43は駆動装置用および超音波
トランスジューサ23の超音波送受信用ケーブルを表わし
ている。

本発明では更に第８図から第10図に示すようにして、走
行車22を溶接線44に沿って確実に誘導する走行誘導機構
を設けている。

第８図および第９図は、溶接線部の詳細を示すもので、
溶接を行なう配管10は、溶接リング44aを介して接合さ
れる。ここで完全に接合できるように配管10と溶接リン
グ44aは相互に直交するように配置され、その接合面は
研磨されており、その後溶接部44bが肉盛りされる。

超音波探傷は、溶接部44bの全体を残りなく行なわねば
ならない。それには、走行車22が完全に溶接線44の上
を、トレースせねばならない。走行車22に、ガタがある
場合や、垂直状の配管10を探傷する場合には、走行車22
を単純に走行させただけでは、溶接線44上を確実に走行
するのは困難になる。つまり、走行車22が完全に直進す
る性能を持っているとしても、走行車22を配管10にセッ
トする時点で、確実に走行車22を溶接線44上に設置でき
るとは限らない。このため、もし、溶接線44上に向きが
ややずれて、走行車22が設置されて走行すると、走行距
離が長くなるに従って走行車22が溶接線44から離れてし
まう。

これを防止するために走行車22を案内する必要がある
が、従来においては溶接線44に沿って走行車22の位置を
検出して溶接線44上を走行するように案内するための光
反射テープや、超音波発振器や、レーザー光源等を配管
10に設けることが一般例である。

しかし、この場合テープを配管10に巻回して取付けた
り、レーザ光源を取付ける作業が必要となる。また、走
行車22の走行性能がこれらのテープ等に著しく左右され
るので、精度よく取付けることも必要となる。

ところが、実際の配管10は外径が1m近くもあり、人が行
なうにはかなりの時間を要し、これによって作業時の被
曝量も増大する。

そのため本発明においては配管10に案内機能を設けるこ
となく、溶接線44に沿って走行車22を正確に走行させる
ため、第10図（ａ）〜（ｄ）に示す走行誘導機構を設け
ている。

本実施例の走行誘導機構は、走行車22の４個の車輪37,3
8の近くに配管10との間隔を測定する検出器45をそれぞ
れ設けて形成されている。本実施例においては、走行車
22の走行中に各検出器45,45によって、配管10と走行車2
2との間隔を検出して、走行車22が、溶接線44上を正確
に走行しているか否かを判定して、走行を誘導するもの
である。

続いて、実施例の作用を説明する。

先ず、超音波トランスジューサ23等を搭載する走行車22
を配管10上にセットする。この場合の走行車22のセット
は、走行車22を車輪37,38を介して配管10に吸着させる
ことによってなされる。また、走行車22のセットの向き
は例えば配管10の外周全体に亘って存在する溶接線44の
上を走行車22が走行できる向きである。

次いで、駆動装置39,40を作動させ走行車22を走行させ
る。その間、走行車22の走行を走行制御装置41によって
制御する。また、その間、超音波トランスジューサ23に
よって探傷検査を連続的に行う。そして、このように走
行車22が配管10に直交するようにして直進走行している
場合は、第10図（ａ）および（ｃ）に示すように、前輪
37の近傍の２個の検出器45がそれぞれ測定した配管10と
の間隔は互いに等しく、また、後輪38の近傍の２個の検
出器45がそれぞれ測定した配管10との間隔も互いに等し
くなる。もし、配管10に対して走行車22が角θだけ斜め
に走行すると、第10図（ｂ）および（ｄ）に示すように
前輪37の近くの２個の検出器45がそれぞれ測定した間隔
はΔｌだけ異なり、後輪38部分についても同様となる。
この前後における左右２個の検出器45の測定間隔の相違
長は、走行車22の溶接線44に対する斜行の程度に依存し
ている。そして、本実施例においては４個の検出器から
送られて来る信号を処理し、各車輪37,38の回転速度に
フィードバックすることにより配管22に対して直交して
いる溶接線44に沿って走行車22を正確に直進させつつ超
音波探傷を行なう。なお、走行車22は配管10の下側に位
置する場合もあるが、走行車22は車輪37,38によって配
管10に吸着されているので落下することはない。

この実施例の超音波探傷装置によれば次の効果を得るこ
とができる。

即ち、非接触で探傷検査が行えるので、例えば検査対象
範囲に錆止め用塗料が塗布されている等の場合でも、配
管10の研磨は不要となる。したがって準備作業に要する
時間が著しく短縮化され、被曝の低減を図ることができ
る。

また、超音波トランスジューサ23と配管10との間に音響
伝達材を注入する必要がないので、音響伝達材を使用し
た場合の不都合を解消することができる。

さらに、超音波トランスジューサ23を検査対象面に密着
させる必要がないので、超音波探傷装置の簡略化、コス
トダウンを図ることができる。

また、走行車22の車輪37,38は磁石材等から形成され、
走行車22はこの車輪37,38を介して配管10に吸着される
ので、そのセットが容易であり、さらに配管10の下側の
探傷検査を行う場合に落下することはない。

更には、配管10に何ら走行ガイド用の設備を施すことな
く走行車22を溶接線44上に正確に直進させてすべての溶
接部44bの超音波探傷を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、被検体に吸着して走行す
る自走式走行車と、被検体と一定間隔を置くようにして
前記走行車に搭載される非接触型の超音波トランスジュ
ーサと、この超音波トランスジューサの超音波送受信信
号を処理する超音波送受信信号処理装置と、前記走行車
を検出部分に沿って誘導する走行誘導機構とを有するの
で、検出部分全体を自動的かつ確実に探傷することがで
き、また、作業性の向上、装置自体の簡略化を図ること
ができる。この結果、作業中の被曝の軽減、コストの低
減を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波探傷装置の実施例における
走行車の側面図、第２図は第１図の走行車の平面図、第
３図および第４図は第１図の超音波探傷装置における超
音波トランスジューサの超音波送受信の原理を示す図、
第５図および第６図は第１図の超音波探傷装置の超音波
トランスジューサの概略図、第７図は第１図の超音波探
傷装置の全体図、第８図は溶接線部を示す拡大図、第９
図は第８図のIX−IX線に沿った拡大断面図、第10図
（ａ）（ｂ）はそれぞれ走行車が配管に対して直交直進
および斜行している状態を示す側面図、第10図（ｃ）
（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）（ｂ）の羽根矢視拡大図、
第11図は従来の超音波探傷装置の全体図、第12図は第11
図の超音波探傷装置の部分図、第13図および第14図は第
11図の超音波探傷装置における超音波トランスジューサ
の超音波送受信の原理を示す図である。 1,23……超音波トランスジューサ、6,24……被検体、10
……配管（被検体）、22……走行車、37,38……車輪、3
9,40……駆動装置、41……走行制御装置、42……超音波
送受信信号処理装置、44……溶接線、45……検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒面を有する被検体に吸着してその円筒
面の円周方向に走行する前輪、後輪を有する自走式走行
車と、被検体と一定間隔を置くようにして前記走行車に
搭載される非接触型の超音波トランスジューサと、この
超音波トランスジューサの超音波送受信信号を処理する
超音波送受信信号処理装置と、前記走行車の前輪、後輪
のそれぞれ車輪の附近に走行車底部と被検体の表面との
間隔を検出する検出器を設けてなる、前記走行車を検査
部分に沿って誘導する走行誘導機構と、を有することを
特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】走行車の車輪は磁石材等からなり、前記走
行車は前記車輪を介して被検体に吸着できるようになさ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
超音波探傷装置。
【請求項３】超音波トランスジューサの超音波送受信部
は被検体と一定の間隔を置いて配設される磁石と、被検
体と前記磁石との間に配設される高周波電流コイルとを
含んで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の超音波探傷装置。