JPH09318606A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPH09318606A JPH09318606A JP8133495A JP13349596A JPH09318606A JP H09318606 A JPH09318606 A JP H09318606A JP 8133495 A JP8133495 A JP 8133495A JP 13349596 A JP13349596 A JP 13349596A JP H09318606 A JPH09318606 A JP H09318606A
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- Japan
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- wave
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/269—Various geometry objects
- G01N2291/2695—Bottles, containers
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、肉厚が薄く、曲率半径の小さい複雑
な形状のシール溶接部の探傷も可能な超音波探触子を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係る超音波探触子は、直接接触
形探触子において、（Ａ）振動子１と、シュー２と、く
さび３と、ホルダー４を有し、（Ｂ）前記ホルダー４
は、くさび３を保持し、（Ｃ）前記振動子１は、板波を
発生させるためのくさび３に接着し、（Ｄ）前記くさび
３には、接触面に倣う形状のシュー２を付加し、（Ｅ）
前記くさび３の角度ｉは、被検体への入射角度ｉに等し
く、板波が発生する角度としたことを特徴とする。
な形状のシール溶接部の探傷も可能な超音波探触子を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係る超音波探触子は、直接接触
形探触子において、（Ａ）振動子１と、シュー２と、く
さび３と、ホルダー４を有し、（Ｂ）前記ホルダー４
は、くさび３を保持し、（Ｃ）前記振動子１は、板波を
発生させるためのくさび３に接着し、（Ｄ）前記くさび
３には、接触面に倣う形状のシュー２を付加し、（Ｅ）
前記くさび３の角度ｉは、被検体への入射角度ｉに等し
く、板波が発生する角度としたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状の複雑な薄肉
溶接部の探傷試験に利用できる超音波探触子に関する。
溶接部の探傷試験に利用できる超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を、図３〜図８および図１０
に基づいて説明する。図３は、原子炉圧力容器上蓋管台
のシール溶接部の上面図（その１）、図４は、原子炉圧
力容器上蓋管台のシール溶接部の上面図（その２）、図
５は、原子炉圧力容器上蓋管台のシール溶接部の上面図
（その３）、図６は、原子炉圧力容器上蓋管台のシール
溶接部の上面図（その４）、図７は、従来の局部水浸形
探触子の断面図、図８は、従来の探触子による超音波の
拡散の説明図、図１０は、波動モードの説明図である。
に基づいて説明する。図３は、原子炉圧力容器上蓋管台
のシール溶接部の上面図（その１）、図４は、原子炉圧
力容器上蓋管台のシール溶接部の上面図（その２）、図
５は、原子炉圧力容器上蓋管台のシール溶接部の上面図
（その３）、図６は、原子炉圧力容器上蓋管台のシール
溶接部の上面図（その４）、図７は、従来の局部水浸形
探触子の断面図、図８は、従来の探触子による超音波の
拡散の説明図、図１０は、波動モードの説明図である。
【０００３】原子力発電所の定期検査において、主要機
器の溶接部には超音波探傷試験が行われている。このよ
うな検査対象箇所の１つに原子炉圧力容器上蓋管台のシ
ール溶接部がある。
器の溶接部には超音波探傷試験が行われている。このよ
うな検査対象箇所の１つに原子炉圧力容器上蓋管台のシ
ール溶接部がある。
【０００４】図３および図５に原子炉圧力容器上蓋管台
のシール溶接部の形状を示す。図４および図６は、それ
らの拡大図である。図４および図６において、１１、１
２はシール溶接部である。
のシール溶接部の形状を示す。図４および図６は、それ
らの拡大図である。図４および図６において、１１、１
２はシール溶接部である。
【０００５】溶接部の母材の肉厚ｔ1 、ｔ2 は２ｍｍ程
度と薄く、曲率半径Ｒ1 、Ｒ2 は３ｍｍと小さい。通常
の超音波探傷では、直接接触法による斜角法が用いら
れ、屈折角は一般的に横波４５゜が用いられている。
度と薄く、曲率半径Ｒ1 、Ｒ2 は３ｍｍと小さい。通常
の超音波探傷では、直接接触法による斜角法が用いら
れ、屈折角は一般的に横波４５゜が用いられている。
【０００６】しかし、前記シール溶接部のように、曲率
半径の小さな形状の検査対象に対して、通常の直接接触
法による斜角法を適用する場合、図８に示すように被検
体２１の曲面のレンズ効果のために超音波ビーム２３の
著しい拡散が生じるため、不適切であった。
半径の小さな形状の検査対象に対して、通常の直接接触
法による斜角法を適用する場合、図８に示すように被検
体２１の曲面のレンズ効果のために超音波ビーム２３の
著しい拡散が生じるため、不適切であった。
【０００７】これを改善するために、図７に示すように
局部水浸法による超音波探傷が適用されていた。図７に
おいて、１２は検査対象となるシール溶接部、５は検査
対象欠陥である。欠陥５を検出するために探触子１３
は、水１６で満たされたホルダー１５により固定されて
いる。
局部水浸法による超音波探傷が適用されていた。図７に
おいて、１２は検査対象となるシール溶接部、５は検査
対象欠陥である。欠陥５を検出するために探触子１３
は、水１６で満たされたホルダー１５により固定されて
いる。
【０００８】探触子１３には、曲面に入射した際の超音
波の拡散を防止するために、レンズ１４が取り付けら
れ、これにより被検面近傍で超音波ビーム１８が細く絞
られるようになっている。
波の拡散を防止するために、レンズ１４が取り付けら
れ、これにより被検面近傍で超音波ビーム１８が細く絞
られるようになっている。
【０００９】また、超音波が入射する被検面近傍のホル
ダーには、可撓性膜１７が取り付けられ、曲面に沿って
密着するようになっている。そして、屈折角θ2 は横波
４５゜が保持されるようになっている。
ダーには、可撓性膜１７が取り付けられ、曲面に沿って
密着するようになっている。そして、屈折角θ2 は横波
４５゜が保持されるようになっている。
【００１０】「横波４５゜」とは、波動モードが横波で
あり、屈折角が４５゜となる波をいう。「波動モード」
には、図１０に示すような種類がある。
あり、屈折角が４５゜となる波をいう。「波動モード」
には、図１０に示すような種類がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の局部水浸法を適用する場合、ホルダーの形
状、寸法が比較的大きくなることから、図７のように周
囲に十分なスペースがある場合には適用できるが、シー
ル溶接部の近傍に図４のように干渉物があり、そのため
に十分なスペースがない場合には、適用が容易でないと
いう問題がある。
うな従来の局部水浸法を適用する場合、ホルダーの形
状、寸法が比較的大きくなることから、図７のように周
囲に十分なスペースがある場合には適用できるが、シー
ル溶接部の近傍に図４のように干渉物があり、そのため
に十分なスペースがない場合には、適用が容易でないと
いう問題がある。
【００１２】また、可撓性膜が破損し、水が漏洩する
等、耐久性に難点があり、可撓性膜の交換に時間を要す
る等、メンテナンスにも難点があった。本発明は、これ
らの問題を解決し、肉厚が薄く曲率半径の小さい複雑形
状のシール溶接部を、狭隘な空間においても、探傷可能
な超音波探触子を提供することを目的とする。
等、耐久性に難点があり、可撓性膜の交換に時間を要す
る等、メンテナンスにも難点があった。本発明は、これ
らの問題を解決し、肉厚が薄く曲率半径の小さい複雑形
状のシール溶接部を、狭隘な空間においても、探傷可能
な超音波探触子を提供することを目的とする。
【００１３】
（第１の手段）本発明に係る超音波探触子は、直接接触
形探触子において、（Ａ）振動子と、シューと、くさび
と、ホルダーを有し、（Ｂ）前記ホルダーは、くさびを
保持し、（Ｃ）前記振動子は、板波を発生させるための
くさびに接着し、（Ｄ）前記くさびには、接触面に倣う
形状のシューを付加し、（Ｅ）前記くさびの角度ｉは、
被検体への入射角度ｉに等しく、板波が発生する角度と
したことを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る超音波探触子は、第１の手
段において、（Ａ）シュー（２）の形状は、板波を効率
よく発生させるために、３次元的に被検面の形状に倣う
ような形状にし、（Ｂ）シュー（２）の材質は、くさび
材の材質と同じにしたことを特徴とする。
形探触子において、（Ａ）振動子と、シューと、くさび
と、ホルダーを有し、（Ｂ）前記ホルダーは、くさびを
保持し、（Ｃ）前記振動子は、板波を発生させるための
くさびに接着し、（Ｄ）前記くさびには、接触面に倣う
形状のシューを付加し、（Ｅ）前記くさびの角度ｉは、
被検体への入射角度ｉに等しく、板波が発生する角度と
したことを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る超音波探触子は、第１の手
段において、（Ａ）シュー（２）の形状は、板波を効率
よく発生させるために、３次元的に被検面の形状に倣う
ような形状にし、（Ｂ）シュー（２）の材質は、くさび
材の材質と同じにしたことを特徴とする。
【００１４】従って、次のように作用する。測定対象
は、シール溶接部の薄肉であるが、肉厚が薄くなり、被
検体中において屈折波が相互に干渉するようになると、
板波が発生する。
は、シール溶接部の薄肉であるが、肉厚が薄くなり、被
検体中において屈折波が相互に干渉するようになると、
板波が発生する。
【００１５】本発明の超音波探触子は、直接接触形と
し、シューの形状を接触面に倣うように付加し、振動子
の角度を板波が発生するように配置しているので、複雑
な形状の曲面において板波が発生する。そのため、この
板波により欠陥を検出することができる。
し、シューの形状を接触面に倣うように付加し、振動子
の角度を板波が発生するように配置しているので、複雑
な形状の曲面において板波が発生する。そのため、この
板波により欠陥を検出することができる。
【００１６】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図
１、図２および図９にに基づいて説明する。図１は、本
発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の縦断面
図、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探
触子の上面図、図９は、アクリルくさびの角度ｉと、板
波のモード、板厚、探傷周波数の関係を示す図である。
１、図２および図９にに基づいて説明する。図１は、本
発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の縦断面
図、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探
触子の上面図、図９は、アクリルくさびの角度ｉと、板
波のモード、板厚、探傷周波数の関係を示す図である。
【００１７】「板波」とは、波動モードが板波であり、
薄肉の板で発生する波をいう。「板波モード」には、図
１０の（ｄ）または（ｅ）に示す種類がある。図１にお
いて振動子１は、板波を発生させるためのくさび３に接
着されている。
薄肉の板で発生する波をいう。「板波モード」には、図
１０の（ｄ）または（ｅ）に示す種類がある。図１にお
いて振動子１は、板波を発生させるためのくさび３に接
着されている。
【００１８】くさび３には、接触面に倣う形状のシュー
２を付加してある。くさびの角度ｉは、被検体への入射
角度ｉに等しく、板波が発生する角度である。
２を付加してある。くさびの角度ｉは、被検体への入射
角度ｉに等しく、板波が発生する角度である。
【００１９】くさびの角度ｉは、くさび材の音速ｖw と
被検体の板波音速ｖから式（１）により求められる。 ｓｉｎ（ｉ）＝（ｖw ／ｖ） （１） ここで、「くさび材の音速ｖw 」とは、くさび材の中を
音が伝播する速度をいい、「板波音速ｖ」とは、板波の
伝播速度をいう。
被検体の板波音速ｖから式（１）により求められる。 ｓｉｎ（ｉ）＝（ｖw ／ｖ） （１） ここで、「くさび材の音速ｖw 」とは、くさび材の中を
音が伝播する速度をいい、「板波音速ｖ」とは、板波の
伝播速度をいう。
【００２０】例えば、くさび材として、アクリルを用い
るとき、くさび材の音速は、ｖw ＝２７３０ｍ／ｓｅ
ｃ、であり、板波音速ｖは、板波のモード、板厚、探傷
周波数によって決まり、理論的に計算できる。
るとき、くさび材の音速は、ｖw ＝２７３０ｍ／ｓｅ
ｃ、であり、板波音速ｖは、板波のモード、板厚、探傷
周波数によって決まり、理論的に計算できる。
【００２１】図９は、その関係を示したもので、例え
ば、 板波のモード＝Ｓ4 モード 板厚＝２ｍｍ 探傷周波数＝５ＭＨｚ（＝５Ｍｃ） とするとき、 アクリルくさびへの入射角度ｉ＝約２０゜ となる。
ば、 板波のモード＝Ｓ4 モード 板厚＝２ｍｍ 探傷周波数＝５ＭＨｚ（＝５Ｍｃ） とするとき、 アクリルくさびへの入射角度ｉ＝約２０゜ となる。
【００２２】なお、Ｓ4 モードは縦波の成分が多いた
め、水中でも減衰が少ないという特徴がある。シュー２
の形状は、図２に示したように、板波を効率よく発生さ
せるために、３次元的に被検面の形状に倣うような形状
にしている。
め、水中でも減衰が少ないという特徴がある。シュー２
の形状は、図２に示したように、板波を効率よく発生さ
せるために、３次元的に被検面の形状に倣うような形状
にしている。
【００２３】シュー２の材質は、くさび材の材質と同じ
にする。このような形状の探触子では、振動子１から発
信された縦波は、被検体中で屈折するとき板波（前記の
例ではＳ4 モード）に効率よく変換される。
にする。このような形状の探触子では、振動子１から発
信された縦波は、被検体中で屈折するとき板波（前記の
例ではＳ4 モード）に効率よく変換される。
【００２４】この板波により、複雑な形状の薄板被検体
の欠陥も、容易に検出することができる。また、前述の
ような構造になっていることから、ホルダー４の形状も
小さくすることができ、図１のような狭隘な空間におい
ても、適用可能になる。
の欠陥も、容易に検出することができる。また、前述の
ような構造になっていることから、ホルダー４の形状も
小さくすることができ、図１のような狭隘な空間におい
ても、適用可能になる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明によれば、直接接触形探触子において、接
触面に倣うシューを付加し、入射角が板波を発生するよ
うな角度となるように、くさびと振動子を配置している
ことにより、 （２）肉厚が薄く、曲率半径の小さい複雑な形状のシー
ル溶接部の探傷も可能な超音波探触子を得ることができ
る。 （３）前述のような構造になっていることから、ホルダ
ー４の形状も小さくすることができる。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明によれば、直接接触形探触子において、接
触面に倣うシューを付加し、入射角が板波を発生するよ
うな角度となるように、くさびと振動子を配置している
ことにより、 （２）肉厚が薄く、曲率半径の小さい複雑な形状のシー
ル溶接部の探傷も可能な超音波探触子を得ることができ
る。 （３）前述のような構造になっていることから、ホルダ
ー４の形状も小さくすることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子
の断面図。
の断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子
の上面図。
の上面図。
【図３】原子炉圧力容器上蓋管台のシール溶接部の上面
図（その１）。
図（その１）。
【図４】原子炉圧力容器上蓋管台のシール溶接部の上面
図（その２）。
図（その２）。
【図５】原子炉圧力容器上蓋管台のシール溶接部の上面
図（その３）。
図（その３）。
【図６】原子炉圧力容器上蓋管台のシール溶接部の上面
図（その４）。
図（その４）。
【図７】従来の局部水浸形探触子の断面図。
【図８】従来の探触子による超音波の拡散の説明図。
【図９】アクリルくさびの角度ｉと、板波のモード、板
厚、探傷周波数の関係を示す図。
厚、探傷周波数の関係を示す図。
【図１０】波動モードの説明図。
１…振動子 ２…シュー ３…くさび ４…ホルダー ５…欠陥 ６…配線 １１…シール溶接部 １２…シール溶接部 １３…探触子 １４…レンズ １５…ホルダー １６…水 １７…膜 １８…超音波ビーム ２１…被検体 ２２…探触子 ２３…超音波ビーム ｉ…入射角 θ2 …屈折角
Claims (2)
- 【請求項１】直接接触形探触子において、（Ａ）振動子
（１）と、シュー（２）と、くさび（３）と、ホルダー
（４）を有し、（Ｂ）前記ホルダー（４）は、くさび
（３）を保持し、（Ｃ）前記振動子（１）は、板波を発
生させるためのくさび（３）に接着し、（Ｄ）前記くさ
び（３）には、接触面に倣う形状のシュー（２）を付加
し、（Ｅ）前記くさび（３）の角度ｉは、被検体への入
射角度ｉに等しく、板波が発生する角度としたことを特
徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】（Ａ）シュー（２）の形状は、板波を効率
よく発生させるために、３次元的に被検面の形状に倣う
ような形状にし、（Ｂ）シュー（２）の材質は、くさび
材の材質と同じにしたことを特徴とする請求項１記載の
超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133495A JPH09318606A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133495A JPH09318606A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318606A true JPH09318606A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15106111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8133495A Pending JPH09318606A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318606A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010276437A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 超音波探触子 |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP8133495A patent/JPH09318606A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010276437A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 超音波探触子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010515 |