JPH11264813A - 超音波探傷装置および超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査における能率を格段に向上させ、しかも
検出感度を良好に保持でき、最適な配置条件を短時間で
確率すること。 【解決手段】 第１の探触子保持器１２ａおよび第２の
探触子保持器１２ｂはロータホイール２の両側面に当接
して置かれる、２個の超音波探触子１１ａ、１１ｂを保
持している。第１および第２の探触子保持器１２ａ、１
２ｂはロータホイール２を挟み正確に向き合って配置さ
れている。また、第１および第２の探触子保持器１２
ａ、１２ｂは超音波探触子１１ａ、１１ｂによる走査の
間、それぞれの動きを連動させるために羽根３を超えた
位置でリンク機構１３によって互いに結ばれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波探傷装置に係
り、特に蒸気タービンのロータホイールの羽根植込み部
に発生したクラック等の欠陥を検査する際に複数個の超
音波探触子を同時に操作して検出精度を高めるようにし
た超音波探傷装置および超音波探傷方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気タービンではタービン運転中、ロー
タの回転に伴って強大な遠心力等が作用すると、ロータ
ホイールの羽根が植込まれている部分（以下、羽根植込
み部と称する）に過大な応力が生じ、そこにクラックが
発生することがある。このため、ロータホイールの羽根
植込部については定期検査において健全性を確認するた
めに非破壊検査法、特に超音波探傷法による検査が実施
されている。この検査ではロータホイールの全周に羽根
が取り付けられており、超音波探触子の走査は全周にわ
たって行う必要がある。

【０００３】検査のためにタービン車室から取り出した
ロータの一例を図１０に示している。ロータ１にはそれ
ぞれのロータホイール２に多数の羽根３が環状列をなし
て装着されている。一列の羽根３が植込まれるロータホ
イール２と他の列の羽根３が植込まれるロータホイール
２とは互いに接近し、超音波探触子（図示せず）をロー
タホイール２の側面に接触させて行う走査は羽根３に阻
まれてすべて思いどおりにはできない。

【０００４】また、図１１はロータホイール２の超音波
探傷のために超音波探触子を全周走査によって操作する
様子を示している。超音波探触子４はロータホイール２
の一方の側面に置かれ、そこから超音波ビームＵをロー
タホイール２の羽根植込み部５に向けて入射させる。こ
の超音波ビームＵは図１２（ａ）（ｂ）に示すように、
羽根植込み部５に達して、もしそこに軸方向のクラック
６が存在すれば、超音波ビームＵがその軸方向のクラッ
ク６で反射され、反射波が超音波ビームＵを発した超音
波探触子４に到達することで、欠陥として検知される。
この走査はロータホイール２の全周にわたって行い、ま
た一方の側面での走査と同様な方法で反対側の側面でも
実施する。

【０００５】また、反射エコーが検知された場合、さら
に詳細な検査を行うために図１３に示すように送波用超
音波探触子４ａおよび受波用超音波探触子４ｂを配置し
て再度全周にわたって走査する。送波用超音波探触子４
ａから発せられた超音波ビームＵは図１４（ａ）（ｂ）
に示すように、羽根植込み部５に達し、軸方向のクラッ
ク６で反射され、この反射波Ｕ´が受波用超音波探触子
４ｂに到達することにより欠陥として検知される。この
方法はピッチキャッチ法と呼ばれており、高感度で内部
の欠陥を検出することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したロータホイー
ル２の側面に１個の超音波探触子４を配置して全周走査
する場合、手探傷では探触子を植込部コーナー部を安定
してねらうことが難しく、十分な欠陥検出精度を得られ
ない場合がある。また、存在する欠陥の角度によっては
検出が難しい場合があり、欠陥の大きさを特定する際に
も能力上問題がある。

【０００７】一方、ロータホイール２の側面に２個の送
波用および受波用超音波探触子４ａ、４ｂを配置して全
周走査するものは、特に内側部分のロータホイール２の
走査において羽根３が操作の妨げになるなどして、精密
な配置条件を保ってそれぞれの超音波探触子４ａ、４ｂ
を置くことができず、望ましい探傷手法でありながら、
十分な検出精度が得られていないという問題がある。

【０００８】ロータホイール２の超音波探傷は蒸気ター
ビンの定期点検期間中に、たとえば３本ないし４本ロー
タ１の全段落について検査する必要があるが、能率の面
で劣る現状の装置では点検期間中という限られた時間に
すべて検査できないこともあり、走査に置いて無駄な時
間を費やさず、能率よく作業を進めることが求められて
いる。また、ロータホイール２の直径寸法が変わるのに
応じて超音波探触子４ａ、４ｂの配置条件を変更すると
きも、短時間のうちに最適な配置条件を確立することが
可能な極めて簡便な方法が求められている。

【０００９】そこで、本発明の目的は走査における能率
を格段に向上させ、しかも検出感度を良好に保持でき、
最適な配置条件を短時間で確立できるようにした超音波
探傷装置および超音波探傷方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る発明はロータのロータホイールの両側
面にロータホイールを挟んで互いに向き合い、かつロー
タの外周部に沿ってそれぞれ周方向に移動可能に設けら
れ、各々ロータホイールの羽根植込み部に生じた欠陥を
検出する２個の超音波探触子を有する第１および第２の
探触子保持器と、第１および第２の探触子保持器の双方
をロータホイールの羽根を超えた位置で互いに結ぶよう
に設けられ、ロータホイールの両面で第１および第２の
探触子保持器を連動して動作させるリンク機構とを備え
ることを特徴とする。

【００１１】上記構成からなる超音波探傷装置において
はリンク機構で互いに結ばれた第１および第２の探触子
保持器をロータホイールの両面で連動して動作させるこ
とができる。これによりロータホイールの両面を同時に
走査することが可能で、ロータホイールの片面づつ走査
する方法と比べて能率を格段に向上させることができ
る。

【００１２】さらに、請求項２に係る発明は第１および
第２の探触子保持器が伸縮自在な２本の支持脚と、支持
脚間にわたして設けられ、超音波探触子を横方向に移動
可能に、かつ回動可能に保持するアームとを備え、超音
波探触子がロータホイールの半径方向および周方向に各
々個別に位置を変えられ、しかも超音波ビームの入射方
向および反射波の受波方向をそれぞれ単独に定められる
ようにしたことを特徴とするものである。

【００１３】上記構成からなる超音波探傷装置において
は超音波探触子がロータホイールの半径方向および周方
向に各々個別に位置を変えることができ、しかも超音波
ビームの入射方向および反射波の受波方向をそれぞれ単
独に定めることができる。これによりどのような形状の
ロータに対しても最適な配置条件のもとで高い検出感度
を保って探傷することが可能である。

【００１４】また、請求項３に係る発明は第１の探触子
保持器の２個の超音波探触子と第２の探触子保持器の２
個の超音波探触子とをロータホイールを挟み互いに向き
合うように設け、一の超音波探触子から超音波ビームを
ロータホイールの羽根植込み部に存在する欠陥に向けて
入射し、反射波を他の超音波探触子で受波するようにし
たことを特徴とするものである。

【００１５】上記構成からなる超音波探傷装置において
はロータホイールの羽根植込み部に存在する欠陥を様々
な方向から探傷することにより的確に検出することがで
きる。

【００１６】さらに、請求項４に係る発明は第１および
第２の探触子保持器がロータの外周部をまわして装着さ
れたガイドレールを備えると共に、支持脚がそれの下部
にローラを有し、使用時、ローラを前記ガイドレールに
沿って滑らせるようにローラ内側側面をガイドローラの
側面に当て、かつローラの外周部をローラの表面と接す
るように設置したことを特徴とするものである。

【００１７】上記構成からなる超音波探傷装置において
は支持脚の各ローラがそれの側面でガイドレールに当
り、外周部でロータの表面と接して滑ることから、第１
および第２の探触子保持器がロータの軸方向にふれなが
ら動くのを防ぐことができ、超音波探触子を常時ロータ
ホイールと接触させることが可能である。

【００１８】また、請求項５に係る発明は第１および第
２の探触子保持器が２本の支持脚の外面にそれぞれ設け
られた可動フックおよび固定フックと、固定フックから
可動フックにかけてロータの外周部をまわして巻装さ
れ、互いに間隔をあけて装着される多数のローラを有す
るバンドと、可動フックと連結して設けられ、バンドの
緩みを取り除く緊締手段とを備えることを特徴とするも
のである。

【００１９】上記構成からなる超音波探傷装置において
はバンドの各ローラが内側側面でガイドレールあるいは
パッキンに当り、外周部でロータの表面と接して滑るの
で、第１および第２の探触子保持器がロータの軸方向に
ふれながら移動するのを防ぐことができ、超音波探触子
を常にロータホイールと安定して接触させることが可能
である。

【００２０】さらに、請求項６に係る発明は第１および
第２の探触子保持器が２本の支柱と、支柱間にわたして
設けられ、それぞれ超音波探触子を横方向に移動可能
に、かつ回動可能に保持するアームとを備えることを特
徴とするものである。

【００２１】上記構成からなる超音波探傷装置において
は支持脚に代わる簡素な支柱で構成しているので小形で
しかも安価な装置を提供することができる。

【００２２】また、請求項７に係る発明は第１および第
２の探触子保持器が逆Ｙ字状の支柱と、支柱の両側に横
方向に延ばして設けられ、それぞれ超音波探触子を横方
向に移動可能に、かつ回動可能に保持するアームとを備
えることを特徴とするものである。

【００２３】上記構成からなる超音波探傷装置において
は支持脚に代わる簡素な支柱で構成しているので、小形
で、しかも安価な装置を提供することができる。

【００２４】さらに、請求項８に係る発明は前記超音波
探触子は最適な条件で探傷するためにその位置および角
度を決定する際、別に用意する試験対象ロータの羽根植
込部の形状を模擬した矩形の小型試験片を用いてその小
型試験片に導入された人工欠陥に対してさまざまな条件
で探傷を行い、あらかじめ最適な探傷条件設定を行うこ
とを特徴とするものである。

【００２５】上記手法による超音波探傷方法においては
超音波探傷装置を前記ロータに装着する前にロータを使
うことなく、製作が容易な矩形の小型試験片を用いて超
音波探触子の位置、首振り角、探傷感度を調整すること
ができる。

【００２６】また、請求項９に係る発明は請求項１記載
の超音波探傷装置を用いて、ロータホイールの両側面の
４方向から同時に羽根植込部に生じた欠陥を検出するこ
とを特徴とするものである。

【００２７】上記手法による超音波探傷方法においては
羽根植込部の欠陥が発生すると思われる場所を４方向か
ら同時に探傷することができるので、欠陥の傾き等によ
る見落としがなく、さらに効率よく探傷することができ
る。

【００２８】また、請求項１０に係る発明は請求項３記
載の超音波探傷装置を用いて、前記４個の超音波探触子
それぞれで送信受信を行う一探触子法と、前記ロータホ
イールをはさんだ両面で送信受信を行うピッチキャッチ
法とを同時に行い欠陥を検出することを特徴とするもの
である。

【００２９】上記手法による超音波探傷方法においては
一探触子法とピッチキャッチ法を同時に行うことができ
るので、効率よく探傷することができる。

【００３０】さらに、請求項１１に係る発明は請求項４
記載のロータシャフトの外周部をまわして装着されたガ
イドレールに沿って請求項１記載の超音波探傷装置を前
記超音波探触子がロータホイール側面から離れないよう
に走査させ、羽根植込部に生じた欠陥を検出することを
特徴とするものである。

【００３１】上記手法による超音波探傷方法においては
前記超音波探傷装置はガイドレールに沿って移動し、前
記超音波探触子がロータホイール側面から離れることな
く走査できるので、３６０度連続して安定した探傷デー
タを得ることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１において、超音波探傷装置は
ロータホイール２の両側面に当接して置かれる、２個の
超音波探触子１１ａ、１１ｂを保持するための第１の探
触子保持器１２ａおよび第２の探触子保持器１２ｂを有
する。この第１および第２の探触子保持器１２ａ、１２
ｂはロータホイール２を挟み正確に向き合って配置され
ている。また、第１および第２の探触子保持器１２ａ、
１２ｂは超音波探触子１１ａ、１１ｂによる走査の間、
それぞれの動きを連動させるために羽根３を超えた位置
でリンク機構１３によって互いに結ばれている。

【００３３】さらに、超音波探傷装置はロータ１の外周
部をまわして装着される２本のガイドレール１４ａ（他
方の１４ｂは図示せず）を備えている。第１および第２
の探触子保持器１２ａ、１２ｂはこのガイドレール１４
ａ、１４ｂ上に搭載されており、走査の間、第１および
第２の探触子保持器１２ａ、１２ｂに備えられる後記の
ローラがそれに沿って滑るように構成されている。

【００３４】一方、図２および図３に第１の探触子保持
器１２ａおよびリンク機構１３の詳細を示している。こ
の第１の探触子保持器１２ａはそれぞれローラ１５を備
えた伸縮自在に構成される、２本の入れ子式支持脚１６
ａ、１６ｂと、この２本の支持脚１６ａ、１６ｂの最上
部にわたすブリッジ材１７と、支持脚１６ａ、１６ｂの
縦方向のほぼ中間にわたす横方向のアーム１８と、この
アーム１８に装着される、超音波探触子１１ａ、１１ｂ
を保持するためのそれぞれ締結ナット１９を備えたホル
ダ２０ａ、２０ｂとから構成されている。

【００３５】上記の２本の支持脚１６ａ、１６ｂに装着
したローラ１５はそれの内側側面がガイドレール１４ａ
の側面に当たる一方、外周部がロータ１の表面と接して
いる（図２参照）。また、２個のホルダ２０ａ、２０ｂ
はアーム１８のロータ半径方向に自由に滑らせることが
できると共に、ホルダ２０ａ、２０ｂの枢軸を中心とし
て回動させて任意の角度ψで締結ナット１９を用いて固
定することができるようになっている。

【００３６】さらに、リンク機構１３は図３に示すよう
に第１の探触子保持器１２ａのブリッジ材１７に固定さ
れた第１のリンク部材２１と、第２の探触子保持器１２
ｂのブリッジ材１７に固定された第２のリンク部材２２
と、第１のリンク部材２１と第２のリンク部材２２との
間にわたす、伸縮自在に構成される横方向の２本の入れ
子式連結部材２３とからなる。

【００３７】一方、第１の探触子保持器１２ａとロータ
ホイール２を挟んで向き合う第２の探触子保持器１２ｂ
は上記の第１の探触子保持器１２ａと同様な構成を備え
ている。これらの構成中、アーム１８およびホルダ２０
ａ、２０ｂは図３に示すように対称位置に取り付けられ
る。

【００３８】本実施の形態は上記構成からなり、ロータ
ホイール２の超音波探傷にあたり、ロータホイール２の
側面に近いロータ１の外面にそれぞれガイドレール１４
ａ、１４ｂを装着する。なお、ロータ１の表面に形成さ
れる、たとえば凸形状のパッキンが利用できるときはこ
の作業は省略することができる。次に、この２本のガイ
ドレール１４ａ、１４ｂに合わせてリンク機構１３の連
結部材２３の長さを調節しながら、それぞれ支持脚１６
ａ、１６ｂに備えられるローラ１５ａ、１５ｂをガイド
レール１４ａ、１４ｂ上に置いてロータホイール２を挟
んで向き合う位置に第１および第２の探触子保持器１２
ａ、１２ｂをセットする。

【００３９】このとき、ロータ１の直径寸法がロータホ
イール２の両側で異なるときは寸法の小さい方の支持脚
１６ａを長く延ばして第１および第２の探触子保持器１
２ａ、１２ｂの傾きをなくしてロータホイール２の側面
に倣う正しい姿勢を保つようにする。また、この支持脚
１６ａ、１６ｂの長さを調節するとき、第１および第２
の探触子保持器１２ａ、１２ｂのすべての超音波探触子
１１ａ、１１ｂがロータホイール２の半径方向に同じ位
置で揃うように位置決めする。

【００４０】次に、羽根植込み部５の頂部に超音波ビー
ムに向ける送波用超音波探触子１１ａおよび反射波を受
ける受波用超音波探触子１１ｂの位置および角度ψを定
めるべく、超音波探触子１１ａ、１１ｂを支えているホ
ルダ２０ａ、２０ｂを周方向に移動させる。ロータホイ
ール２の直径が小さく、羽根植込み部５までの距離を短
くする必要があるときは互いの位置が近づくように、そ
れぞれホルダ２０ａ、２０ｂを動かし、ロータホイール
２の直径が大きく、羽根植込み部５までの距離を長くし
なければならないときは互いの位置が離れるように、そ
れぞれホルダ２０ａ、２０ｂを周方向に動かす。

【００４１】また、ホルダ角度の微妙な調節は枢軸２１
ａ、２１ｂを中心としてホルダ２０ａ、２０ｂ自身を回
動させて所定の角度ψを保てるように調節する。超音波
ビームの方向が羽根植込み部５の頂部に正しく向いてい
ることを確かめて締結ナット１９を締め付けてホルダ２
０ａ、２０ｂを固定する。こうして、第１の探触子保持
器１２ａおよび第２の探触子保持器１２ｂの双方につい
て超音波探触子１１ａ、１１ｂの位置および角度ψを調
節した後、それぞれ２個の超音波探触子１１ａ、１１ｂ
をロータホイール２に接触させて走査する。

【００４２】この走査中第１および第２の探触子保持器
１２ａ、１２ｂの各ローラ１５は、それの側面でガイド
レール１４ａ、１４ｂに当り、外周部でロータ１の表面
と接して滑ることから、第１および第２の探触子保持器
１２ａ、１２ｂがロータ１の軸方向にふれながら動くの
を防ぐことができる。これにより超音波探触子１１ａ、
１１ｂを常時ロータホイール２と接触させることが可能
になる。

【００４３】本実施の形態においてはリンク機構１３で
互いに結ばれた第１および第２の探触子保持器１１ａ、
１１ｂはロータホイール２の両面で連動して動作させる
ことが可能であって、各探触子保持器１１ａ、１１ｂに
備えられる超音波探触子１１ａ、１１ｂによりロータホ
イール２の両面を同時に全周にわたり走査することがで
き、片面ずつ操作する方法と比べて能率を格段に向上さ
せることが可能である。

【００４４】また、送波用超音波探触子１１ａからの超
音波ビームがクラック等で反射し、その反射波が別の受
波用超音波探触子１１ｂに送波されるので、羽根植込み
部５に存在する微小なクラックを様々な方向から探傷す
ることで、より的確に検出することができる。

【００４５】さらに、ロータ１の段落毎にロータホイー
ル２の直径寸法が変わるのに応じて超音波探触子１１
ａ、１１ｂの配置条件を変更するときも、伸縮自在の脚
部１６ａ、１６ｂの長さを調節し、また、超音波探触子
１１ａ、１１ｂを保持するホルダ２０ａ、２０ｂの位置
および角度を調節することで、短時間のうちに最適な配
置条件を確立することが可能である。

【００４６】このように本発明の形態によれば、ロータ
ホイール２の両面で第１および第２の探触子保持器１２
ａ、１２ｂを連動して動かすことができ、それぞれの超
音波探触子１１ａ、１１ｂでのロータホイール２の両面
を同時に全周にわたり走査することにより能率を格段に
向上させることができる。

【００４７】また、段落毎にロータホイール２の直径寸
法が変わるのに応じて超音波探触子１１ａ、１１ｂの配
置条件を変更するときも、最適な配置条件を短時間で確
立することができる。

【００４８】さらに、本発明の望ましい実施の形態を説
明する。図４および図５（ａ）において、超音波探傷装
置は上記実施の形態と同様なそれぞれ２個の超音波探触
子１１ａ、１１ｂを保持する第１の探触子保持器１２ａ
および第２の探触子保持器１２ｂを有する。この第１お
よび第２の探触子保持器１２ａ、１２ｂの双方はそれの
上部に配置されるリンク機構１３によって互いに結ばれ
ている。

【００４９】本実施の形態の支持脚１６ａ、１６ｂはそ
れの外面に可動フック２４ａおよび固定フック２４ｂを
有する。この可動フック２４ａと固定フック２４ｂとの
間にロータ１の外周部をまわして多数のローラ２５を有
するバンド２６ａ、２６ｂが設けられている。このバン
ド２６ａ、２６ｂは可動フック２４ａをブリッジ材１７
側に引き寄せたとき、各ローラ２５の内側側面がパッキ
ン２７の側面に当たり、外周部がロータ１の表面と接す
るようになっている（図５（ｂ）参照）。可動フック２
４ａはバンドの緩みを取り除く緊締手段としてブリッジ
材１７にわたす締結ねじ２８と、この締結ねじ２７と螺
合する締結ナット２９とを備えている。

【００５０】本実施の形態は上記構成からなり、ロータ
ホイール２の超音波探傷にあたり、２条のパッキン２７
に合わせてリンク機構１３の長さを調節しながら、それ
ぞれ支持脚１６ａ、１６ｂの各ローラ１５をパッキン２
７上に置いてロータホイール２を挟んで向き合う位置に
第１および探触子保持器１２ａ、１２ｂをセットする。
次に、２本のバンド２６ａ、２６ｂをロータ１の外面を
まわして可動フック２４ａと固定フック２４ｂとの間に
掛けわたす。このとき、バンド２６ａ、２６ｂの各ロー
ラ２５をパッキン２７上に正しく置く。

【００５１】次に、可動フック２４ａの締結ナット２９
を回してバンド２６ａ、２６ｂの緩みを除き、各ローラ
２５をロータ１の表面に軽く押し付ける。

【００５２】こうして、第１および第２の探触子保持器
１２ａ、１２ｂを固定した後、送波用超音波探触子１１
ａからの超音波ビームが羽根植込み部５の頂部に、また
欠陥からの反射波が受波用超音波探触子１１ｂにそれぞ
れ向くように、超音波探触子１１ａ、１１ｂの位置およ
び角度を調節する。この調節作業は上記実施の形態のも
のと同様に進めることができる。

【００５３】特に、本実施の形態においてはロータディ
スク２の全周走査中、４本の支持脚１６ａ、１６ｂの各
ローラ１５ａ、１５ｂと共に、２本のバンド２６ａ、２
６ｂに備えられる各ローラ２５がそれの側面でパッキン
２７に当たり、外周部でロータ１と接して滑るので、第
１および第２の探触子保持器１２ａ、１２ｂがロータ１
の軸方向にふれながら移動するのを防ぐことができる。
これにより超音波探触子１１ａ、１１ｂを常に安定にロ
ータホイール２と接触させることができ、１回の走査に
より正確なデータを得ることが可能になる。

【００５４】このように本実施の形態によれば、上記実
施の形態の効果に加えて、第１および第２の探触子保持
器１２ａ、１２ｂがロータ１の軸方向にふれながら移動
するのを防ぐことができ、超音波探触子１１ａ、１１ｂ
を常に安定してロータホイール２と接触させることが可
能である。

【００５５】さらに、本発明の望ましい他の実施の形態
を説明する。図６において、第１の探触子保持器３０は
それぞれローラ１５を備えた２本の支柱３１ａ、３１ｂ
と、この２本の支柱３１ａ、３１ｂの最上部にわたすブ
リッジ材３２と、支柱３１ａ、３１ｂの縦方向のほぼ中
間にわたす横方向のアーム３３とから構成されている。

【００５６】本実施の形態では超音波探触子１１ａ、１
１ｂはホルダを介さずに直接アーム３２に締結ナット１
９を用いて固定されている。なお、これは上記実施の形
態と同様にホルダを用いてアーム３２に固定してもよ
い。

【００５７】また、図示しない第２の探触子保持器も第
１の探触子保持器３０と同様に構成される。さらに、第
１の探触子保持器３０および第２の探触子保持器の双方
はリンク機構１３によって互いに結ばれている。

【００５８】本実施の形態は上記構成からなるもので、
第１の探触子保持器３０および第２の探触子保持器が簡
素な支柱３１ａ、３１ｂ等からなり、小形で、しかも安
価な装置を提供することができる。ホルダを用いずに超
音波探触子１１ａ、１１ｂを直接アーム３３に保持する
ので、双方が接触しない範囲でぎりぎりまで近づけるこ
とができ、小容量の蒸気タービンの、特に直径寸法が小
さいロータホイール２を探傷する場合にその特徴を活か
し、有効な働きを得ることが可能である。

【００５９】さらに、本発明の望ましい他の実施の形態
を説明する。図７において、第１の探触子保持器３４は
それぞれローラ１５を備えた逆Ｙ字状の支柱３５と、こ
の支柱３５の縦方向のほぼ中間にあって横方向に延びる
２本のアーム３６とから構成されている。本実施の形態
においても超音波探触子１１ａ、１１ｂはホルダを介さ
ずに直接アーム３６に締結ナット１９を用いて固定され
ている。

【００６０】また、図示しない第２の探触子保持器も第
１の探触子保持器３４と同様に構成され、第１の探触子
保持器３４および第２の探触子保持器の双方はリンク機
構（図示せず）によって互いに結ばれている。

【００６１】本実施の形態は上記構成からなるもので、
上記実施の形態（図６参照）と同様に小形で、しかも安
価な探触子保持器を提供することができる。

【００６２】また、ホルダを用いずに超音波探触子１１
ａ、１１ｂをアーム３６に保持するので、特に直径寸法
の小さいロータホイール２を探傷するような場合にその
特徴を活かし、有効な働きを得ることが可能である。

【００６３】さらに、本発明の他の実施の形態を説明す
る。図８において、超音波探触子１１ａ、１１ｂの最適
な配置条件を得る校正用探触子保持器３７はそれぞれロ
ーラ３８を備えた２本の支柱３９と、この支柱３９の間
にわたされるアーム４０とから構成されている。超音波
探触子１１ａ、１１ｂはアーム４０に締結ナット１９を
用いて固定されている。さらに、校正用探触子保持器３
７は校正用試験片４１を有する。この校正用試験片４１
は超音波探触子１１ａ、１１ｂの最適な配置条件を得る
ために探傷対象のロータホイールの羽根植込み部を模擬
して作られている。

【００６４】上記構成からなる校正用探触子保持器３７
は次のように用いる。欠陥検出の成否の鍵を握るのは超
音波探触子１１ａ、１１ｂの配置条件であり、最適な配
置条件を羽根植込み部を模擬して作る校正用試験片４１
を用いた走査によって調べる。超音波ビームを、たとえ
ば超音波探触子１１ａから校正用試験片４１の頂部に向
けて発射する。校正用試験片４１の頂部には予め傷（人
工欠陥）が作られており、超音波ビームはその傷で反射
され、この反射波が超音波探触子１１ｂに到達する。

【００６５】様々な頂部−超音波探触子間距離Ｌ、傷の
位置、深さなどについて予め位置および角度ψをどの値
としたとき感度がよく、他の値では感度が低いかを数多
く調べる等の方法で必要なデータを得てこれを実機にお
けるロータホイールの走査に利用する。

【００６６】本実施の形態においては数多くの探傷条件
を模擬した試験により予め得たデータを用いることで、
実機で超音波探触子１１ａ、１１ｂの最適な配置条件を
見出す方法と比べて走査準備のために要する時間を大き
く短縮することができる。

【００６７】さらに、本発明の実施の形態を説明する。
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）において超音波探触子１１ａ、
１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはそれぞれロータホイール２の
両側面から羽根植込部に向けられて配置されている。

【００６８】本実施の形態は上記構成からなるもので、
羽根植込部に発生する欠陥を４方向から同時に探傷する
ことが可能である。さらに、送信と受信とを異なる超音
波探触子で行うピッチキャッチ法を一探触子法と同時に
行うことが可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明はロータホイ
ールの両側面にロータホイールを挟んで互いに向き合う
第１および第２の探触子保持器を設け、それぞれの探触
子保持器に２個の超音波探触子を横方向に移動可能、か
つ回動可能に装着し、第１および第２の探触子保持器の
双方を羽根を超えた位置でリンク機構で互いに連結する
ようにしたので、第１および第２の探触子保持器をロー
タホイールの両面で連動して動作させることが可能で、
ロータホイールの両面を同時に走査することができる。
したがって、本発明によれば、ロータホイールの片面ず
つ操作する方法と比べて能率を格段に向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波探傷装置の実施の形態を示
す斜視図。

【図２】図１に示される超音波探傷装置の正面図。

【図３】図１に示される超音波探傷装置の側面図。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す正面図。

【図５】（ａ）は図４に示されるバンドの詳細を示す側
面図。（ｂ）はローラの詳細を示す側面図。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す正面図。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す正面図。

【図８】本発明に係る校正用探触子保持器および試験片
による校正方法を説明するための図。

【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明に係る超音波探触
子の配置を示すための図。

【図１０】従来のタービンロータの一例を示す斜視図。

【図１１】従来のタービンロータの超音波探傷方法を示
す摸式図。

【図１２】（ａ）（ｂ）は従来の走査方法における超音
波ビームの挙動を説明するための図。

【図１３】従来の別の超音波探傷方法を示す摸式図。

【図１４】（ａ）（ｂ）は従来の別の走査方法における
超音波ビームの挙動を説明するための図。

【符号の説明】

１ ロータ ２ ロータホイール １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 超音波探触子 １２ａ、３０、３４ 第１の探触子保持器 １２ｂ 第２の探触子保持器 １３ リンク機構 １６ａ、１６ｂ 支持脚 １８、３３、３６ アーム ２６ａ、２６ｂ バンド ３１ａ、３１ｂ、３５ 支柱

フロントページの続き (72)発明者 五代儀 剛 神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町４番１号 東京電力株式会社エネルギー・環境研究所 内 (72)発明者 藤井 明 神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町４番１号 東京電力株式会社エネルギー・環境研究所 内 (72)発明者 森本 茂雄 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 石井 文治 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 原田 茂 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータのロータホイールの両側面に該ロ
   ータホイールを挟んで互いに向き合い、かつ前記ロータ
   の外周部に沿ってそれぞれ周方向に移動可能に設けら
   れ、各々前記ロータホイールの羽根植込み部に生じた欠
   陥を検出する２個の超音波探触子を有する第１および第
   ２の探触子保持器と、前記第１および第２の探触子保持
   器の双方を前記ロータホイールの羽根を超えた位置で互
   いに結ぶように設けられ、前記ロータホイールの両面で
   前記第１および第２の探触子保持器を連動して動作させ
   るリンク機構とを備えてなる超音波探傷装置。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の探触子保持器が伸
   縮自在な２本の支持脚と、前記支持脚間にわたして設け
   られ、前記超音波探触子を横方向に移動可能に、かつ回
   動可能に保持するアームとを備え、前記超音波探触子が
   前記ロータホイールの半径方向および周方向に各々個別
   に位置を変えられ、しかも超音波ビームの入射方向およ
   び反射波の受波方向をそれぞれ単独に定められるように
   したことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷装置。
3. 【請求項３】 前記第１の探触子保持器の２個の超音波
   探触子と前記第２の探触子保持器の２個の超音波探触子
   とを前記ロータホイールを挟み互いに向き合うように設
   け、一の前記超音波探触子から超音波ビームを前記ロー
   タホイールの羽根植込み部に存在する欠陥に向けて入射
   し、反射波を他の前記超音波探触子で受波するようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷装置。
4. 【請求項４】 前記第１および第２の探触子保持器が前
   記ロータの外周部をまわして装着されたガイドレールを
   備えると共に、前記支持脚がそれの下部にローラを有
   し、使用時、前記ローラを前記ガイドレールに沿って滑
   らせるように該ローラ内側側面を該ガイドローラの側面
   に当て、かつ該ローラの外周部を前記ロータの表面と接
   するように設置したことを特徴とする請求項１記載の超
   音波探傷装置。
5. 【請求項５】 前記第１および第２の探触子保持器が２
   本の前記支持脚の外面にそれぞれ設けられた可動フック
   および固定フックと、前記固定フックから前記可動フッ
   クにかけて前記ロータの外周部をまわして巻装され、互
   いに間隔をあけて装着される多数のローラを有するバン
   ドと、前記可動フックと連結して設けられ、前記バンド
   の緩みを取り除く緊締手段とを備えることを特徴とする
   請求項１記載の超音波探傷装置。
6. 【請求項６】 前記第１および第２の探触子保持器が２
   本の支柱と、前記支柱間にわたして設けられ、それぞれ
   前記超音波探触子を横方向に移動可能に、かつ回動可能
   に保持するアームとを備えることを特徴とする請求項１
   記載の超音波探傷装置。
7. 【請求項７】 前記第１および第２の探触子保持器が逆
   Ｙ字状の支柱と、前記支柱の両側に横方向に延ばして設
   けられ、それぞれ前記超音波探触子を横方向に移動可能
   に、かつ回動可能に保持するアームとを備えることを特
   徴とする請求項１記載の超音波探傷装置。
8. 【請求項８】 前記超音波探触子は最適な条件で探傷す
   るためにその位置および角度を決定する際、別に用意す
   る試験対象ロータの羽根植込部の形状を模擬した矩形の
   小型試験片を用いてその小型試験片に導入された人工欠
   陥に対してさまざまな条件で探傷を行い、あらかじめ最
   適な探傷条件設定を行うことを特徴とする超音波探傷方
   法。
9. 【請求項９】 請求項１記載の超音波探傷装置を用い
   て、ロータホイールの両側面の４方向から同時に羽根植
   込部に生じた欠陥を検出することを特徴とする超音波探
   傷方法。
10. 【請求項１０】 請求項３記載の超音波探傷装置を用い
    て、前記４個の超音波探触子それぞれで送信受信を行う
    一探触子法と、前記ロータホイールをはさんだ両面で送
    信受信を行うピッチキャッチ法とを同時に行い欠陥を検
    出することを特徴とする超音波探傷方法。
11. 【請求項１１】 請求項４記載のロータシャフトの外周
    部をまわして装着されたガイドレールに沿って請求項１
    記載の超音波探傷装置を前記超音波探触子がロータホイ
    ール側面から離れないように走査させ、羽根植込部に生
    じた欠陥を検出することを特徴とする超音波探傷方法。