JPH11281627A - Automatic detection device of pipe body crack - Google Patents

Automatic detection device of pipe body crack

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JPH11281627A
JPH11281627A JP10085615A JP8561598A JPH11281627A JP H11281627 A JPH11281627 A JP H11281627A JP 10085615 A JP10085615 A JP 10085615A JP 8561598 A JP8561598 A JP 8561598A JP H11281627 A JPH11281627 A JP H11281627A
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tube
ultrasonic
crack
incident
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育章 岩田
Hiromitsu Saito
博光 斉藤
Eiichi Kishi
栄一 岸
Yoshiaki Kawamura
美明 川村
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Cosmo Oil Co Ltd
Non Destructive Inspection Co Ltd
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Cosmo Oil Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic detection device of the crack of a pipe body for detecting the presence or absence of the generation of the crack of a tube, specifying a generation part, and further detecting the size of the generated crack. SOLUTION: An automatic detection device of a pipe body crack detects a crack in a pipe body using ultrasonic waves in water being filled into the pipe body and is provided with a reflection mirror 29 with first and second reflection mirror surfaces 26 and 28 that discharge ultrasonic waves toward a pipe wall while rotating around a rotary axis 30 along the longitudinal direction of the pipe body and receive ultrasonic echoes, a rotary device 32 for rotating the reflection mirror 29 around a rotary axis, a probe 34 for transmitting ultrasonic waves in parallel with the rotary axis and receiving reflected ultrasonic echoes, and a detector 12 that can advance and retreat in the pipe body. The first reflection mirror surface 26 allows ultrasonic waves to enter a pipe wall vertically and the second reflection mirror surface 28 allows ultrasonic waves to enter the pipe wall at a specific incidence angle obliquely. The first and second reflection surfaces 26 and 28 are arranged so that they occupy an area that do not exceed 1/2 of the incidence surface of ultrasonic waves from the probe 34 and they do not mutually overlap for the incidence direction of the ultrasonic waves.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、管体割れの自動検
出装置に関し、更に詳細には、確実かつ容易に、管体の
割れ発生の有無を検知し、割れ発生箇所を特定し、更に
発生した割れの大きさを検出できる管体の割れ自動検出
装置、特に熱交換器のチューブ割れを自動的に検出する
ために最適な装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tube crack detecting device, and more particularly, to a tube crack detecting device for reliably and easily detecting the presence or absence of a crack in a tube, specifying a crack occurrence portion, and further detecting the crack occurrence. The present invention relates to a tube crack automatic detection device capable of detecting the size of a broken crack, and more particularly to an optimal device for automatically detecting a tube crack of a heat exchanger.

【0002】[0002]

【従来の技術】原油を精製して種々の石油製品を製造す
る石油精製工場、石油等の原料油から種々の化学原料及
び化学品を製造する石油化学工場等では、伝熱管として
機能する多数のチューブを管束の形態で備えた熱交換器
が、各所で使用されている。熱交換器に設けられたたチ
ューブには、過酷な使用条件下で、振動、金属疲労、応
力腐食、熱交換器製作の際の拡管による過大応力発生等
の種々の原因により、割れ等の損傷がしばしば発生す
る。特に、割れ等の損傷(以下、総称して割れと言う)
は、管板、邪魔板との接触部近傍の領域のチューブに発
生し易い。割れが発生し、成長して、完全にチューブの
管壁を貫通すると、チューブ内を流れる流体が、管壁を
貫通する割れを通ってチューブの外に流出し、チューブ
外を流れる流体に混入して品質を低下させることがあ
る。また、逆に、チューブ外からチューブ内に、流体が
混入することもある。
2. Description of the Related Art In a petroleum refining plant for producing various petroleum products by refining crude oil, a petrochemical plant for producing various chemical raw materials and chemicals from a feedstock such as petroleum, etc., a large number of heat transfer tubes functioning as heat transfer tubes. Heat exchangers with tubes in the form of tube bundles are used in various places. Under severe operating conditions, the tubes provided in the heat exchanger may be damaged due to various causes such as vibration, metal fatigue, stress corrosion, and excessive stress due to tube expansion when manufacturing the heat exchanger. Often occurs. In particular, damage such as cracks (hereinafter collectively referred to as cracks)
Is easily generated in the tube in the region near the contact portion with the tube sheet and the baffle plate. When a crack occurs, grows, and completely penetrates the tube wall of the tube, the fluid flowing in the tube flows out of the tube through the crack penetrating the tube wall and mixes with the fluid flowing outside the tube. Quality may be reduced. Conversely, fluid may enter the tube from outside the tube.

【0003】そのために、工場の操業を定期的に一時停
止して工場内の機器、配管を一斉に点検、整備する定期
点検時に、割れが熱交換器のチューブに発生していない
ことを確認する検査が行われている。通常、塔槽の胴
壁、配管の管壁等の板状部材に割れ等の損傷が発生して
いないかどうかの検査、即ち損傷発生の有無は、超音波
探傷法、磁気探傷法、渦流探傷法、浸透探傷法等の非破
壊検査法により行われているが、熱交換器のチューブで
は、多数本のチューブを管束にした形態のチューブに割
れが発生するために、検査対象のチューブに接近するこ
とが難しい。特に、管束の内側のチューブが検査対象で
ある場合に現実には殆ど接近できない。従って、超音波
探傷法、磁気探傷法、浸透探傷法等の従来の非破壊検査
法を適用しようとしても、検査対象に検査装置を接近さ
せることができないので、適用できない。また、渦流探
傷法では、割れの欠陥体積が微小であるので、検知でき
ない。そこで、熱交換器の点検は、一般には、水圧テス
ト法又は気密テスト法により行われている。水圧テスト
法又は気密テスト法は、水又は窒素や空気などのテスト
媒体による圧力をチューブ内又はチューブ外に作用させ
て、テスト媒体が漏洩すれば、割れ又は開孔が発生して
おり、テスト媒体が漏洩しないときには、割れが発生し
ていないとする点検方法である。
[0003] For this purpose, it is confirmed that cracks do not occur in the tubes of the heat exchanger at the time of periodic inspection for temporarily stopping the operation of the factory and simultaneously inspecting and maintaining the equipment and piping in the factory. Inspection is taking place. Inspection of cracks and other damages on plate-shaped members such as the body wall of the tower tank and the pipe wall of pipes is usually performed. That is, the presence or absence of damage is determined by ultrasonic testing, magnetic testing, eddy current testing. This method is performed by non-destructive inspection methods such as the penetration method and the penetrant inspection method.However, in the case of heat exchanger tubes, the tubes in the form of a bundle of tubes are cracked. Difficult to do. In particular, when the tube inside the tube bundle is to be inspected, it is practically hardly accessible. Therefore, even if an attempt is made to apply a conventional non-destructive inspection method such as an ultrasonic inspection method, a magnetic inspection method, a penetration inspection method or the like, the inspection apparatus cannot be brought close to the inspection object, and thus cannot be applied. Further, the eddy current flaw detection method cannot detect the crack because the defect volume of the crack is very small. Therefore, inspection of the heat exchanger is generally performed by a hydraulic test method or an airtight test method. In the hydraulic test method or the airtight test method, if the test medium leaks by applying pressure from water or a test medium such as nitrogen or air to the inside or outside of the tube, cracks or holes are generated, and the test medium If no gas leaks, this inspection method assumes that no cracks have occurred.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、水圧テスト法
又は気密テスト法による点検は、割れの発生箇所を特定
することが難しく、また、割れがチューブ壁を貫通して
いないものの、チューブ壁の一部に割れが発生している
場合には、それを検知することができないという問題が
あった。また、一般的な超音波探傷法を改良して、プロ
ーブからの縦波を直角にチューブに入射させて、チュー
ブ壁の内面と外面から反射波の時間差を測定し、それに
より管壁の厚さを測定する方法がある。しかし、この方
法では、管壁の腐食深さを測定できるものの、割れを検
出することはできない。更には、超音波縦波用プローブ
を先端に挟んだ電気ドリルを手操作で回転させつつ管板
近傍の割れを探傷する方法が提案されているが、検査の
適用範囲が管板から数十cm程度の範囲が限界であって、
長いチューブには適用できず、実用的ではない。
However, in the inspection by the hydraulic test method or the airtight test method, it is difficult to specify the location of the crack, and although the crack does not penetrate the tube wall, it is difficult to identify the crack. When a crack has occurred in the part, there has been a problem that it cannot be detected. In addition, by improving the general ultrasonic inspection method, the longitudinal wave from the probe is made incident on the tube at a right angle, and the time difference between the reflected waves from the inner surface and the outer surface of the tube wall is measured, whereby the thickness of the tube wall is measured. There is a way to measure However, this method can measure the corrosion depth of the pipe wall, but cannot detect cracks. Further, a method has been proposed in which an electric drill sandwiching the ultrasonic longitudinal wave probe at the tip is manually rotated to detect flaws in the vicinity of the tube sheet, but the applicable range of the inspection is several tens of cm from the tube sheet. The range of the extent is the limit,
Not applicable to long tubes and not practical.

【0005】以上のように、水圧テスト法、気密テスト
法及び従来の非破壊検査法では、チューブに発生した割
れを確実に検出することが、難しく、実用面で満足でき
るものでは無かった。そこで、本発明の目的は、確実か
つ容易に、チューブの割れの発生の有無の検知し、発生
箇所を特定し、更に発生した割れの大きさを検出できる
管体の割れ自動検出装置を提供することである。
As described above, it is difficult to reliably detect cracks generated in a tube by the water pressure test method, the airtight test method, and the conventional nondestructive inspection method, and it has not been practically satisfactory. Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic tube crack detecting device capable of reliably and easily detecting the presence or absence of a tube crack, specifying the location of the crack, and detecting the size of the crack that has occurred. That is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る管体割れの自動検出装置は、管体内に
充満させた水中を伝搬させた超音波により、管体の管壁
に発生した割れを検出する装置であって、管体の長手方
向に沿って延びる回転軸に対して傾斜の異なる第1及び
第2の反射鏡面を有し、回転軸周りに回転しつつ反射鏡
面を介して超音波を管壁に向け放射し、管壁からの超音
波エコーを受ける反射鏡と、回転軸周りに反射鏡を回転
させる回転装置と、縦波超音波を回転軸に平行に反射鏡
に向けて送信し、反射鏡から反射された超音波エコーを
受信する探触子とを有し、管体内を管体の長手方向に進
退可能な検出器と、超音波エコー解析手段とを備え、第
1の反射鏡面は、回転軸に対して傾斜角45°で設けら
れ、探触子から入射された超音波を反射して管壁に垂直
に入射させ、第2の反射鏡面は、回転軸に対して傾斜角
θで設けられ、探触子から入射された超音波を反射して
管壁に対して斜めに縦波臨界角を超える所定の入射角Φ
で入射させて管壁内で横波超音波を発生させ、第1の反
射鏡面及び第2の反射鏡面は、それぞれ、超音波の入射
方向に対して相互に重複しないような反射鏡面領域を有
する配置で、かつ回転軸に沿って所定の間隔で配列され
ていることを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, an automatic tube crack detecting apparatus according to the present invention is provided with an ultrasonic wave transmitted through water filled in a pipe, and a pipe wall of the pipe. A first and second reflecting mirror surfaces having different inclinations with respect to a rotation axis extending along the longitudinal direction of the tube body, and the reflecting mirror surface rotating around the rotation axis. A mirror that radiates ultrasonic waves toward the tube wall through the, receives ultrasonic echoes from the tube wall, a rotating device that rotates the mirror around the rotation axis, and reflects longitudinal ultrasonic waves parallel to the rotation axis A probe that transmits toward the mirror and receives the ultrasonic echo reflected from the reflecting mirror, and a detector that can advance and retreat in the longitudinal direction of the tubular body, and an ultrasonic echo analyzing means. The first reflecting mirror surface is provided at an inclination angle of 45 ° with respect to the rotation axis, and is provided from a probe. The reflected ultrasonic wave is made to be incident on the tube wall perpendicularly, and the second reflecting mirror surface is provided at an inclination angle θ with respect to the rotation axis, and reflects the ultrasonic wave incident from the probe and reflects the ultrasonic wave on the tube wall. A predetermined incident angle Φ that exceeds the longitudinal wave critical angle obliquely to
To generate a shear wave ultrasonic wave in the tube wall, and the first reflecting mirror surface and the second reflecting mirror surface each have a reflecting mirror surface region such that they do not overlap each other in the ultrasonic wave incident direction. And are arranged at predetermined intervals along the rotation axis.

【0007】第1の反射鏡面は、探触子から入射された
超音波を管壁に垂直に入射させるように、回転軸に対し
て45°の傾斜角で設けられる。一方、第2の反射鏡面
は、管壁に対して縦波臨界角を超える所定の入射角Φで
超音波を入射させて、管壁内で斜角横波超音波を発生さ
せるように、回転軸に対してθの傾斜角で設けられてい
る。θとΦとの関係は、θ=45+Φ/2であり、Φは
横波の進行方向である屈折角との関係からスネルの法則
により求めることができる。入射角Φは、縦波臨界角よ
り大きいので、超音波が入射角Φで管壁に入射すると、
横波が管壁内で発生する。尚、縦波臨界角とは、縦波超
音波の全反射が起こる最小の超音波入射角を言う。入射
角Φは、チューブ等の管体の材質によるパラメータであ
って、チューブの管壁に横波のみを発生させるような超
音波の入射角である。また、第1の反射鏡面と第2の反
射鏡面との間の所定の間隔とは、第1の反射鏡面及び第
2の反射鏡面で反射し、入射する超音波縦波の管壁での
入射点が同じ位置になる間隔に、第1及び第2の反射鏡
面で反射し、入射する超音波縦波同士が相互に干渉しな
いように第1及び第2の反射鏡面からの反射超音波の入
射点を離間させた距離を加えた長さであって、管体の材
質及び管径により異なる。熱交換器の通常のチューブの
場合、第1の反射鏡面と第2の反射鏡面との回転軸上の
間隔Sは、S=(チューブ内径(mm)/2)×tan Φ+
αで規定され、αは0≦α≦20mmである。好適には、
第1の反射鏡面及び第2の反射鏡面は、それぞれ、超音
波の入射方向に対して、少なくとも超音波の入射面の1
/4以上の相互に重複しない反射鏡面領域を有する。例
えば、探触子に近い反射鏡面が第1の反射鏡面である場
合には、第1の反射鏡面は、超音波の入射面の1/4以
上、3/4以下の面積を有し、第2の反射鏡面は、超音
波の入射面から第1の反射鏡面の面積を差し引いた相互
に重複しない反射鏡面領域を有する。第1及び第2の反
射鏡面の配置が逆の場合も、同様である。
[0007] The first reflecting mirror surface is provided at an inclination angle of 45 ° with respect to the rotation axis so that the ultrasonic wave incident from the probe is perpendicularly incident on the tube wall. On the other hand, the second reflecting mirror surface is rotated by a rotational axis such that ultrasonic waves are incident on the tube wall at a predetermined incident angle Φ exceeding the longitudinal wave critical angle, and oblique transverse ultrasonic waves are generated in the tube wall. Are provided at an inclination angle of θ. The relationship between θ and Φ is θ = 45 + Φ / 2, and Φ can be obtained from the relationship with the refraction angle, which is the traveling direction of the shear wave, by Snell's law. Since the incident angle Φ is larger than the longitudinal wave critical angle, when the ultrasonic wave enters the tube wall at the incident angle Φ,
Shear waves occur in the tube wall. Note that the longitudinal wave critical angle refers to the minimum ultrasonic incident angle at which total reflection of longitudinal ultrasonic waves occurs. The incident angle Φ is a parameter depending on the material of a tube such as a tube, and is an incident angle of an ultrasonic wave that generates only a transverse wave on the tube wall of the tube. The predetermined distance between the first reflecting mirror surface and the second reflecting mirror surface means that the ultrasonic longitudinal wave reflected on the first reflecting mirror surface and the second reflecting mirror surface and incident on the tube wall is incident on the tube wall. At the intervals where the points are at the same position, the reflected ultrasonic waves are reflected from the first and second reflecting mirror surfaces, and the reflected ultrasonic waves are incident from the first and second reflecting mirror surfaces so that the incident ultrasonic longitudinal waves do not interfere with each other. This is the length obtained by adding the distance separating the points, and varies depending on the material and diameter of the tube. In the case of a normal tube of a heat exchanger, the interval S on the rotation axis between the first reflecting mirror surface and the second reflecting mirror surface is S = (tube inner diameter (mm) / 2) × tan Φ +
α is defined as 0 ≦ α ≦ 20 mm. Preferably,
Each of the first reflecting mirror surface and the second reflecting mirror surface has at least one of the ultrasonic wave incident surfaces with respect to the ultrasonic wave incident direction.
/ 4 or more non-overlapping reflective mirror areas. For example, when the reflecting mirror surface close to the probe is the first reflecting mirror surface, the first reflecting mirror surface has an area of 1/4 or more and 3/4 or less of the ultrasonic wave incident surface. The second reflecting mirror surface has non-overlapping reflecting mirror surface regions obtained by subtracting the area of the first reflecting mirror surface from the ultrasonic wave incident surface. The same applies when the arrangement of the first and second reflecting mirror surfaces is reversed.

【0008】本発明で使用する超音波の周波数は、管体
の管径、管壁の厚さ、材質などに応じて選択され、10
MHz〜20MHzの範囲の超音波を使用する場合が多
い。本発明は、超音波を伝搬できる材質のチューブであ
る限り、特に制約なくチューブの材質を問わず適用で
き、また、プローブを挿入できる限り、チューブの寸法
を問わず適用できるが、特に、熱交換器のチューブ、例
えば外径19mm又は25.4mm、厚さ2.11mm又は
2.77mmの炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼、銅合金
製のチューブの割れを自動的に検出するのに最適であ
る。以上の構成により、本発明は、第1の反射鏡により
管体の肉厚を測定し、第2の反射鏡によりチューブの周
方向割れの有無、発生箇所、割れの大きさをチューブの
全長にわたり確実に検出することができる。
The frequency of the ultrasonic wave used in the present invention is selected according to the diameter of the tube, the thickness of the tube wall, the material, and the like.
In many cases, ultrasonic waves in the range of MHz to 20 MHz are used. The present invention can be applied regardless of the material of the tube as long as the tube can be made of a material capable of transmitting ultrasonic waves, and can be applied regardless of the size of the tube as long as a probe can be inserted. Ideal for automatically detecting cracks in vessel tubes, for example, tubes made of carbon steel, low alloy steel, stainless steel, copper alloy with a diameter of 19 mm or 25.4 mm and a thickness of 2.11 mm or 2.77 mm. is there. With the above configuration, the present invention measures the wall thickness of the tube with the first reflecting mirror, and determines the presence / absence of the circumferential crack of the tube, the place of occurrence, and the size of the crack with the second reflecting mirror over the entire length of the tube. It can be detected reliably.

【0009】本発明の好適な実施態様では、検出器の先
端に設けられ、反射鏡の1回転毎の超音波エコーの先頭
を検知する反射鏡回転検知手段と、反射鏡回転検知手段
と連動し、検出器の管体内長手方向位置を検知するする
エンコーダとを備え、反射鏡回転手段とエンコーダとの
協働により、割れの発生位置を検出する。反射鏡回転検
知手段によりチューブの周方向の割れの位置を検出し、
エンコーダによりチューブの長手方向の割れの位置を検
出することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the reflector rotation detecting means is provided at the tip of the detector and detects the head of the ultrasonic echo for each rotation of the reflector, and is linked to the reflector rotation detecting means. And an encoder for detecting the position of the detector in the longitudinal direction of the inside of the tube, and the position where the crack occurs is detected by cooperation between the reflector rotating means and the encoder. Detecting the position of the crack in the circumferential direction of the tube by the reflector rotation detection means,
The position of the crack in the longitudinal direction of the tube can be detected by the encoder.

【0010】本発明の更に好適な実施態様では、回転装
置は超音波モータである。これにより、回転軸がぶれる
ことなく、反射鏡を一様な角速度で回転させることがで
きる。また、本発明の更に好適な実施態様では、管体内
の超音波伝搬経路を水で充満させるための水を送る流路
と、超音波モータに電力を供給するため電線と、探触子
とパルサーレシーバとの間で信号の授受を行うケーブル
とが、検出器に接続され、流路、電線及びケーブルを引
っ張って検出器を管体内を走行させるようにしている。
[0010] In a further preferred embodiment of the present invention, the rotating device is an ultrasonic motor. Thus, the reflecting mirror can be rotated at a uniform angular velocity without rotating the rotation axis. Further, in a further preferred embodiment of the present invention, a flow path for feeding water for filling the ultrasonic propagation path in the tube with water, an electric wire for supplying power to the ultrasonic motor, a probe and a pulser A cable for transmitting and receiving signals to and from the receiver is connected to the detector, and the flow path, the electric wire, and the cable are pulled so that the detector travels in the tube.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る管体割れの自動検出装置
の実施形態の一例であって、図1は管体割れの自動検出
装置の全体構成を示す模式図、図2はチューブ内に挿入
された状態の検出器の詳細図、図3は超音波の入射方向
に沿った第1及び第2の反射鏡面の配置図である。本実
施形態例の管体割れの自動検出装置(以下、簡単に検出
装置と言う)10は、チューブ内に充満させた水中を伝
搬させた超音波により、チューブの管壁に発生した割れ
を検出する装置であって、図1に示すように、チューブ
内を長手方向に進退可能な検出器12と、検出器12の
チューブ長手方向位置を検知するエンコーダ14と、超
音波エコーの信号を送受信するパルサーレシーバ16
と、パルサーレシーバ16から出力信号を受けるコント
ローラ18と、パーソナル・コンピュータ程度の小型コ
ンピュータであって、コントローラ18から出力される
データのデータ記録装置及びデータ解析装置として機能
するコンピュータ(レコーダ)20と、表示装置として
設けられたシンクロスコープ22とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment Example This embodiment is an example of an embodiment of an automatic tube crack detection device according to the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration of the tube crack automatic detection device, and FIG. FIG. 3 is a detailed view of the detector inserted into the tube, and FIG. 3 is an arrangement diagram of first and second reflecting mirror surfaces along the incident direction of the ultrasonic wave. The automatic tube crack detection device (hereinafter simply referred to as a “detection device”) 10 of the present embodiment detects cracks generated in the tube wall of a tube by ultrasonic waves propagated in water filled in the tube. As shown in FIG. 1, a detector 12 capable of moving back and forth in a tube in a longitudinal direction, an encoder 14 for detecting a position of the detector 12 in the tube longitudinal direction, and transmitting and receiving an ultrasonic echo signal Pulsar receiver 16
A controller 18 for receiving an output signal from the pulsar receiver 16, a computer (recorder) 20 which is a small computer such as a personal computer and functions as a data recording device and a data analyzing device for data output from the controller 18; A synchroscope 22 provided as a display device.

【0012】検出器12は、図2に示すように、検出器
筐体24と、回転筒40内に第1及び第2の反射鏡面2
6、28を保持し、検出器筐体24の外に設けられた反
射鏡29と、検出器筐体24内に設けられ、反射鏡29
を仮想的な回転軸30の周りに回転させる超音波モータ
32と、超音波を送受信する探触子34とを有し、フレ
キシブルなケーブル36を介してエンコーダ14に接続
されている。また、反射鏡29の前方と検出器筐体24
の前部及び後部とには、リング状の回転軸保持器兼水堰
止めリング37が設けられている。回転軸保持器兼水堰
止めリング37は、チューブ内周面に沿って自在に摺動
できるように金属製、プラスチック製等のリングで形成
され、回転軸30をチューブの長手方向中心線に保持す
ると共に、ケーブル36内の流路により供給された水を
堰止める機能も果たす。
As shown in FIG. 2, the detector 12 includes a detector housing 24 and first and second reflecting mirror surfaces 2 in a rotating cylinder 40.
6 and 28, and a reflecting mirror 29 provided outside the detector housing 24 and a reflecting mirror 29 provided inside the detector housing 24.
Has an ultrasonic motor 32 that rotates the imaginary rotation about a virtual rotation axis 30, and a probe 34 that transmits and receives ultrasonic waves, and is connected to the encoder 14 via a flexible cable 36. The front of the reflector 29 and the detector housing 24
A ring-shaped rotating shaft retainer / water damming ring 37 is provided at the front and rear portions. The rotating shaft holder / water blocking ring 37 is formed of a ring made of metal, plastic, or the like so that it can slide freely along the inner peripheral surface of the tube, and holds the rotating shaft 30 at the longitudinal center line of the tube. In addition, it also has a function of blocking the water supplied by the flow path in the cable 36.

【0013】探触子34は、水浸用の垂直探触子であっ
て、縦波超音波を回転軸30に平行に反射鏡29の第1
及び第2の反射鏡面26、28に向けて送信し、第1及
び第2の反射鏡面26、28から反射された超音波エコ
ーを受信する。
The probe 34 is a vertical probe for immersion in water, and makes the first ultrasonic wave of the reflecting mirror 29 parallel to the rotation axis 30.
And the ultrasonic waves reflected from the first and second reflecting mirrors 26 and 28, and the ultrasonic echoes reflected from the first and second reflecting mirrors 26 and 28 are received.

【0014】反射鏡29は、第1及び第2の反射鏡面2
6、28と、第1及び第2の反射鏡面26、28を保持
しつつ一体で回転する回転筒40とから構成されてい
る。回転筒40は、超音波モータ32により駆動されて
回転軸30周りに回転する回転子38に連結され、回転
子38の回転に合わせて回転軸30周りに一様な角速度
で、第1及び第2の反射鏡面26、28と一体的に回転
する。
The reflecting mirror 29 includes the first and second reflecting mirror surfaces 2.
6 and 28, and a rotating cylinder 40 that rotates integrally while holding the first and second reflecting mirror surfaces 26 and 28. The rotating cylinder 40 is connected to a rotor 38 that is driven by an ultrasonic motor 32 and rotates around the rotation axis 30. The first and second rotating cylinders 40 have a uniform angular velocity around the rotation axis 30 in accordance with the rotation of the rotor 38. It rotates integrally with the second reflecting mirror surfaces 26 and 28.

【0015】第1の反射鏡面26は、図3(a)に示す
ように、回転軸30に対して傾斜角45°で設けられ、
かつ、図3(b)に示すように、探触子34からの超音
波の入射面の右1/2を占めている。一方、第2の反射
鏡面28は、図3(a)に示すように、回転軸30に対
して45°より大きい傾斜角θで設けられ、かつ、図3
(b)に示すように、探触子34から超音波の入射面の
左1/2を占めている。これにより、第1の反射鏡面2
6及び第2の反射鏡面28は、超音波の入射方向に対し
て相互に重複しないように配置されている。尚、これ
は、第1の反射鏡面26及び第2の反射鏡面28の大き
さ、配置の一例であって、例えば、第1の反射鏡面26
が超音波の入射面の3/4の面積を有して右側に位置
し、第2の反射鏡面28が、超音波の入射面の1/4の
相互に重複しない反射鏡面の領域を左側に有するように
しても良い。また、第2の反射鏡面28は、超音波の入
射面の1/4の相互に重複しない反射鏡面の領域を左側
に有する限り、超音波の入射面の1/4以上の反射鏡面
を有していても良い。回転軸30に対して傾斜角45°
で設けられた第1の反射鏡面26は、探触子34から入
射された超音波を反射し、回転筒40の開口42(図2
参照)を通ってチューブ壁に垂直に入射させ、次いで超
音波エコーを受けて探触子34に向けて反射する。回転
軸に対して傾斜角θで設けられた第2の反射鏡面28
は、探触子34から入射された超音波を反射し、回転筒
40の開口44(図2参照)を通ってチューブ壁に対し
て斜めに入射角Φで入射させ、次いで超音波エコーを受
けて探触子34に向けて反射する。
The first reflecting mirror surface 26 is provided at an inclination angle of 45 ° with respect to the rotation axis 30 as shown in FIG.
In addition, as shown in FIG. 3B, it occupies the right half of the incident surface of the ultrasonic wave from the probe 34. On the other hand, the second reflecting mirror surface 28 is provided at an inclination angle θ larger than 45 ° with respect to the rotation axis 30 as shown in FIG.
As shown in (b), it occupies the left half of the incident surface of the ultrasonic wave from the probe 34. Thereby, the first reflecting mirror surface 2
The sixth and second reflecting mirror surfaces 28 are arranged so as not to overlap with each other in the incident direction of the ultrasonic wave. Note that this is an example of the size and arrangement of the first reflecting mirror surface 26 and the second reflecting mirror surface 28, and for example, the first reflecting mirror surface 26
Is located on the right side with an area of 3/4 of the ultrasonic wave incident surface, and the second reflecting mirror surface 28 is located on the left side with a quarter of the ultrasonic wave incident surface that does not overlap each other. You may have it. Further, the second reflecting mirror surface 28 has a reflecting mirror surface which is 1 / or more of the ultrasonic wave incident surface as long as it has a region of the reflecting mirror surface which is not overlapped with each other by 1 / of the ultrasonic wave incident surface on the left side. May be. 45 ° tilt angle with respect to rotation axis 30
The first reflecting mirror surface 26 provided by the reflector reflects the ultrasonic wave incident from the probe 34, and the opening 42 of the rotary cylinder 40 (FIG. 2).
) Perpendicularly to the tube wall, and then receives an ultrasonic echo and reflects it toward the probe 34. Second reflecting mirror surface 28 provided at an inclination angle θ with respect to the rotation axis
Reflects the ultrasonic wave incident from the probe 34, passes through the opening 44 (see FIG. 2) of the rotary cylinder 40 and obliquely enters the tube wall at an incident angle Φ, and then receives an ultrasonic echo. And is reflected toward the probe 34.

【0016】本実施形態例では、第2の反射鏡面28の
傾斜角θは、チューブ壁内に屈折角45°の横波のみを
発生させるように超音波をチューブ壁に入射する入射角
Φにより規定される。尚、屈折角45°は一つの例示で
あって、必ずしも45°である必要はない。例えば、チ
ューブが炭素鋼製で、屈折角45°の横波を発生させる
場合を想定する。縦波超音波の水中の速度は、1480
m/sec 、炭素鋼中の速度は、5900m/秒である。
一方、横波超音波の炭素鋼中の速度は、3230m/秒
である。従って、チューブ壁に入射角Φで入射した縦波
超音波がチューブ壁内で屈折角45°の横波となるに
は、 Sin Φ/1480=Sin 45°/3230 であるから、Φ≒18.8°である。一方、第2の反射
鏡面28への超音波の入射角αは、 α=(180−90−Φ)/2 =(90−Φ)/2 また、α=90−θであるから、θ=90−α =90−(90−Φ)/2 =45+Φ/2 である。従って、Φ≒18.8°とすると、θ=54.
4°となる。
In this embodiment, the inclination angle θ of the second reflecting mirror surface 28 is defined by an incident angle Φ at which an ultrasonic wave is incident on the tube wall so as to generate only a transverse wave having a refraction angle of 45 ° in the tube wall. Is done. Note that the refraction angle of 45 ° is one example, and is not necessarily 45 °. For example, it is assumed that the tube is made of carbon steel and generates a transverse wave having a refraction angle of 45 °. The velocity of longitudinal ultrasonic waves in water is 1480.
m / sec, speed in carbon steel is 5900 m / sec.
On the other hand, the velocity of the shear wave ultrasonic wave in the carbon steel is 3230 m / sec. Therefore, in order for a longitudinal ultrasonic wave incident on the tube wall at an incident angle Φ to become a transverse wave having a refraction angle of 45 ° in the tube wall, Sin Φ / 1480 = Sin 45 ° / 3230, and therefore Φ ≒ 18.8 ° is there. On the other hand, the incident angle α of the ultrasonic wave to the second reflecting mirror surface 28 is α = (180−90−Φ) / 2 = (90−Φ) / 2 Also, since α = 90−θ, θ = 90−α = 90− (90−Φ) / 2 = 45 + Φ / 2. Therefore, if Φ ≒ 18.8 °, θ = 54.
4 °.

【0017】図3に示すように、第2の反射鏡面28か
ら入射された超音波の入射点が、第1の反射鏡面26か
ら入射された超音波の入射点と同じ位置乃至その位置か
ら20mm以内の位置にあるように、第1の反射鏡面26
及び第2の反射鏡面28が、回転軸30に対してそれぞ
れ傾斜し、かつ間隔S(図3参照)で配置されている。
間隔Sは、S=(チューブ内径(mm)/2)×tan Φ+
α(α≦20mm)で規定される。
As shown in FIG. 3, the incident point of the ultrasonic wave incident from the second reflecting mirror surface 28 is the same as the incident point of the ultrasonic wave incident from the first reflecting mirror surface 26 or 20 mm from that position. Within the first reflecting mirror surface 26
And the second reflecting mirror surface 28 are respectively inclined with respect to the rotation axis 30 and arranged at an interval S (see FIG. 3).
The interval S is S = (tube inner diameter (mm) / 2) × tan Φ +
α (α ≦ 20 mm).

【0018】ケーブル36は、図3に示すように、検出
器筐体24の頭部に接続され、内側に水の流路46、超
音波モータ32に電力を供給する電線48及び探触子3
4とパルサーレシーバ16の間で信号を授受する信号線
50を備えている。水タンク54から水中ポンプ56に
より流路44を経て供給された水は、水堰止めリング3
7により堰止めされて、チューブ内に充満し、超音波の
水中伝搬ゾーンを形成する。
As shown in FIG. 3, the cable 36 is connected to the head of the detector housing 24, and has a water flow path 46 inside, an electric wire 48 for supplying power to the ultrasonic motor 32, and the probe 3 inside.
And a signal line 50 for transmitting and receiving signals between the pulsar receiver 4 and the pulsar receiver 16. The water supplied from the water tank 54 through the flow path 44 by the submersible pump 56 is
7 to fill the tube and form an ultrasonic underwater propagation zone.

【0019】また、検出器筐体24の先端には、回転認
識バー52が取り付けてあり、反射鏡29の1回転毎
に、第1の反射鏡面26からの超音波が回転認識バー5
2に遮られることにより、第1及び第2の反射鏡面2
6、28が一回転したことを認識する。回転認識バー5
2とエンコーダ12との協働により、チューブに発生し
た割れの位置をチューブの周方向及び長手方向で特定す
ることができる。
A rotation recognition bar 52 is attached to the tip of the detector housing 24, and the ultrasonic wave from the first reflecting mirror surface 26 is applied to the rotation recognition bar 5 every one rotation of the reflecting mirror 29.
2, the first and second reflecting mirror surfaces 2
It recognizes that 6, 28 has made one rotation. Rotation recognition bar 5
With the cooperation of the encoder 2 and the encoder 12, the position of the crack generated in the tube can be specified in the circumferential direction and the longitudinal direction of the tube.

【0020】パルサーレシーバ16は、送受信信号線5
0を介して検出器12と接続され、探触子34から超音
波エコーを受信する。コントローラ18は、位置信号ケ
ーブル58を介してエンコーダ14と接続され、エンコ
ーダ14から検出器12の位置信号を受信すると共に、
パルサーレシーバ16から得た超音波信号をシンクロス
コープ22に表示させ、かつ超音波信号をA/D変換し
てコンピュータ(レコーダ)20に出力する。コンピュ
ータ(レコーダ)20、及びシンクロスコープ22は、
超音波エコー解析手段及びリアルタイムの表示手段とし
て設けられていて、コンピュータ(レコーダ)20は、
超音波エコーの信号を解析して、割れの有無、寸法を検
出する。
The pulsar receiver 16 is connected to the transmission / reception signal line 5.
0 and is connected to the detector 12 to receive an ultrasonic echo from the probe 34. The controller 18 is connected to the encoder 14 via the position signal cable 58, receives the position signal of the detector 12 from the encoder 14, and
The ultrasonic signal obtained from the pulser receiver 16 is displayed on the synchroscope 22, and the ultrasonic signal is A / D converted and output to the computer (recorder) 20. The computer (recorder) 20 and the synchroscope 22
The computer (recorder) 20 is provided as an ultrasonic echo analysis unit and a real-time display unit.
Analyze the ultrasonic echo signal to detect the presence of cracks and their dimensions.

【0021】以下に、検出装置10を使用して、炭素鋼
製チューブに発生した周方向の割れを検出する方法を図
4〜図8を参照しつつ説明する。検出器12から超音波
を第1及び第2の反射鏡面26、28を経由してチュー
ブに向かって送信すると、炭素鋼製チューブ内の縦波の
速度は、5900m/秒、横波の速度は3230m/秒
であるから、この速度差と第1及び第2の反射鏡面2
6、28の間隔とから、超音波エコーの信号の受信順序
は、パルサーレシーバ16の表示画面上には、図4に示
すようなAスコープとして表示される。図4に示すAス
コープでは、時間軸(横軸)に沿って、順次、第1の反
射鏡面26を経由して探触子34に入射したチューブ表
面(内壁面)からの垂直表面エコー(S波)、チューブ
裏面(外壁面)からの1番目の底面エコー(B1波)、
2番目の底面エコー(B2波)、3番目の底面エコー
(B3波)、・・・・となる。割れが、チューブに発生
していると、第2の反射鏡面28を経由して探触子34
に入射した割れの発生部からの欠陥エコー(F波)が、
Aスコープ上に現れる。
Hereinafter, a method for detecting a circumferential crack generated in a carbon steel tube using the detecting device 10 will be described with reference to FIGS. When the ultrasonic wave is transmitted from the detector 12 toward the tube via the first and second reflecting mirror surfaces 26 and 28, the velocity of the longitudinal wave in the carbon steel tube is 5900 m / sec, and the velocity of the shear wave is 3230 m. / Sec, this speed difference and the first and second reflecting mirror surfaces 2
From the intervals of 6 and 28, the reception order of the ultrasonic echo signals is displayed on the display screen of the pulser receiver 16 as an A scope as shown in FIG. In the A scope shown in FIG. 4, a vertical surface echo (S) from the tube surface (inner wall surface) incident on the probe 34 via the first reflecting mirror surface 26 sequentially along the time axis (horizontal axis). Wave), the first bottom echo (B1 wave) from the tube back surface (outer wall surface),
The second bottom echo (B2 wave), the third bottom echo (B3 wave),... If cracks have occurred in the tube, the probe 34
The defect echo (F wave) from the crack occurrence part incident on
Appears on A scope.

【0022】このようにして得たAスコープ上で、垂直
表面エコーS波と1番目の底面エコーB1波との時間差
からチューブの肉厚を測定し、また、S波でチューブ内
面の減肉を、S波とB1波からチューブ外面の減肉を測
定できる。AスコープのF波の有無から割れの有無を確
認し、検出器12と連動するエンコーダ14から、割れ
のチューブ長手方向位置を確認する。尚、チューブに割
れが発生していないと、第2の反射鏡面28からチュー
ブに入射された横波超音波は、反射して帰って来ないの
で、Aスコープ上に欠陥エコーは存在しない。
On the A scope obtained in this manner, the wall thickness of the tube is measured from the time difference between the vertical surface echo S wave and the first bottom surface echo B1 wave. , S wave and B1 wave, it is possible to measure the thinning of the tube outer surface. The presence / absence of a crack is confirmed from the presence / absence of the F-wave of the A scope, and the position of the crack in the tube longitudinal direction is confirmed from the encoder 14 interlocked with the detector 12. If no crack is generated in the tube, the transverse ultrasonic wave incident on the tube from the second reflecting mirror surface 28 is not reflected back, so that there is no defect echo on the A scope.

【0023】本実施形態例では、図5に示すように、A
スコープの垂直エコー(S、B1、B2・・)と斜角エ
コー(F)とをコントローラ18でゲートをかけて別々
に取り出して、シンクロスコープ22のCRT上に、図
6と図7を同時にリアルタイムで表示する。例えば、反
射鏡面26、28の回転数を1,000rpm 、超音波パ
ルス数、即ちAスコープ信号を2,000とした場合、
反射鏡面26、28の一回転分のAスコープ数は、2,
000/(1,000/60)=120となる。
In this embodiment, as shown in FIG.
The vertical echoes (S, B1, B2,...) And the oblique echoes (F) of the scope are gated by the controller 18 and separately taken out. To display. For example, when the number of rotations of the reflecting mirror surfaces 26 and 28 is 1,000 rpm and the number of ultrasonic pulses, that is, the A-scope signal is 2,000,
The number of A scopes for one rotation of the reflecting mirror surfaces 26 and 28 is 2,
000 / (1,000 / 60) = 120.

【0024】図6は、第1の反射鏡面26を介して得た
垂直エコーの一回転分のAスコープデータ、上述の例で
は120のAスコープデータを展開したものであり、起
点とする一定の時間軸から表面波Sを検知するまでの時
間相当分の長さを図の横方向に加算してS軸とし、そこ
から(B1−S)の時間相当分の長さを図の横方向に加
算してB1軸として表示したものである。図6の例で
は、チューブ外面の腐食状況はB1軸上に示され、チュ
ーブ内面の腐食状況はS軸上に示されていて、この例で
は、チューブ外面に腐食が発生し、チューブ内面には腐
食は生じていない。
FIG. 6 is a diagram in which the A scope data for one rotation of the vertical echo obtained through the first reflecting mirror surface 26, that is, the A scope data of 120 in the above example is developed, The length corresponding to the time corresponding to the detection of the surface wave S from the time axis is added in the horizontal direction in the drawing to obtain the S axis, and the length corresponding to the time of (B1-S) is added in the horizontal direction in the drawing. The sum is displayed as the B1 axis. In the example of FIG. 6, the corrosion state of the outer surface of the tube is shown on the B1 axis, and the corrosion state of the inner surface of the tube is shown on the S axis. In this example, corrosion occurs on the outer surface of the tube, and on the inner surface of the tube, No corrosion has occurred.

【0025】図7は、第2の反射鏡面28を介して得た
斜角エコーを、図6と同様に、展開したものであり、斜
角エコーが存在する場合を表示していて、図6の例と同
様に、チューブ内面の割れか、チューブ外面の腐食かを
判定し、周方向位置及び割れ長さを検知することができ
る。チューブの割れは周方向に生じる場合が殆どである
から、検出器12が一回転する間のAスコープデータ、
上述の例では120のAスコープデータに対して、検出
器12が一回転する間に検出した連続の斜角エコー、即
ち欠陥エコー(F)の割合が、周方向の割れ長さ(図7
ではFと表示)として検知できる。図6と図7とを合成
して、図8に示すように、外部腐食のデータと内面割れ
のデータとを同時に表示することもできる。
FIG. 7 is an expanded view of the oblique echo obtained through the second reflecting mirror surface 28 in the same manner as FIG. 6, and shows a case where the oblique echo is present. In the same manner as in the above example, it is possible to determine whether the inner surface of the tube is cracked or the outer surface of the tube is corroded, and detect the circumferential position and the length of the crack. Since the crack of the tube is almost always generated in the circumferential direction, the A-scope data during one rotation of the detector 12,
In the above example, the ratio of the continuous oblique echo detected during one rotation of the detector 12, that is, the defect echo (F), to the 120 A-scope data is determined by the circumferential crack length (FIG. 7).
Then, it is detected as F). By combining FIG. 6 and FIG. 7, it is also possible to simultaneously display external corrosion data and internal surface cracking data as shown in FIG.

【0026】本実施形態例の検出装置10を評価するた
めに、次の様なチューブ欠陥の検出試験を行った。先
ず、図9(a)に示すように、深さ2mm及び1mmの内面
全周減肉、幅1mmで1/4周の内面スリット状割れ
、直径3mmの貫通孔、直径2mm×深さ2mmの平底孔
、直径1mm×深さ1mmの平底孔及び深さ2mm、1.
5mmの及び1mmの外面全周減肉を有する試験チューブ
を用意し、本実施形態例の検出装置10を使って、チュ
ーブ欠陥の検出試験を行った。図9(a)は、試験チュ
ーブの断面図で破線はチューブ内壁面を実線はチューブ
外壁面を示す。図9(b)は、コンピュータ(レコー
ダ)20により、検出器12を介して得た超音波エコー
と、エンコーダ14から得た検出器12の長手方向位置
とを合成、解析して、コンピュータ(レコーダ)20上
に、チューブ欠陥及びからを試験チューブの長手
方向に表示したものであり、図9(c)は欠陥の長手
方向及び周方向の位置を示したものである。
In order to evaluate the detection apparatus 10 of this embodiment, the following tube defect detection test was performed. First, as shown in FIG. 9 (a), the entire inner surface of the inner wall is reduced in thickness to 2 mm and 1 mm, the inner surface slit-shaped crack is 1 mm in width and 1/4 circumference, the through hole is 3 mm in diameter, and the diameter is 2 mm × 2 mm in depth. Flat bottom hole, flat bottom hole of 1 mm diameter x 1 mm depth and 2 mm depth;
A test tube having a thickness reduction of 5 mm and 1 mm on the entire outer surface was prepared, and a detection test of a tube defect was performed using the detection device 10 of the present embodiment. FIG. 9A is a cross-sectional view of the test tube, in which the broken line indicates the inner wall surface of the tube and the solid line indicates the outer wall surface of the tube. FIG. 9B shows a computer (recorder) 20 that synthesizes and analyzes an ultrasonic echo obtained via the detector 12 and a longitudinal position of the detector 12 obtained from the encoder 14, and the computer (recorder) 20. FIG. 9 (c) shows a tube defect and a void in the longitudinal direction of the test tube on FIG. 20, and FIG. 9 (c) shows the longitudinal and circumferential positions of the defect.

【0027】本実施形態例では、上述の検出試験の結果
から判るとおり、Aスコープ信号をコントローラ18で
デジタルデータ化し、コンピュータ(レーコダ)20に
よって解析することにより、チューブ肉厚、腐食情報に
加えて、チューブの割れの長手方向の位置と、周方向の
長さを精度良く表示することができる。尚、割れ深さに
ついては、一般的な斜角探傷法と同じ手法に従って欠陥
エコーのビーム路程とエコー高さの変化とをコンピュー
タ解析することにより、検出することができる。
In this embodiment, as can be seen from the results of the above-described detection test, the A-scope signal is converted into digital data by the controller 18 and analyzed by the computer (recorder) 20 to obtain information on the tube thickness and corrosion information. The position in the longitudinal direction of the crack in the tube and the length in the circumferential direction can be accurately displayed. The crack depth can be detected by computer analysis of the beam path of the defect echo and the change in the echo height according to the same method as the general oblique flaw detection method.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、それぞれ、探触子より
入射された超音波を反射して、管壁に垂直に出射させる
第1の反射鏡面及び管壁に縦波臨界角を超える入射角Φ
で入射させる第2の反射鏡面を有する反射鏡を備え、反
射鏡を回転させつつ超音波を管壁に向け出射し、次いで
超音波エコーを受けるようにすることにより、確実かつ
容易に、チューブの割れの発生の有無の検知し、発生箇
所を特定し、更に発生した割れの大きさを検出できる管
体の割れ自動検出装置を実現している。本発明に係る管
体割れの自動検出装置は、熱交換器のチューブ割れを自
動的に検出する装置として最適である。
According to the present invention, the first reflecting mirror surface for reflecting the ultrasonic wave incident from the probe and emitting the ultrasonic wave perpendicularly to the tube wall and the incident light exceeding the longitudinal wave critical angle on the tube wall, respectively. Angle Φ
By providing a reflecting mirror having a second reflecting mirror surface to be incident on the tube, emitting the ultrasonic wave toward the tube wall while rotating the reflecting mirror, and then receiving the ultrasonic echo, it is possible to reliably and easily form the tube. An automatic crack detection device for a pipe body capable of detecting the presence or absence of crack generation, specifying the location where the crack has occurred, and detecting the size of the generated crack is realized. The automatic tube crack detection device according to the present invention is optimal as a device for automatically detecting a tube crack in a heat exchanger.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】管体割れの自動検出装置の全体構成を示す模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration of an automatic tube crack detection device.

【図2】チューブ内に挿入された状態の検出器の詳細図
である。
FIG. 2 is a detailed view of the detector inserted into a tube.

【図3】超音波の入射方向に沿った第1及び第2の反射
鏡の配置図である。
FIG. 3 is an arrangement diagram of first and second reflecting mirrors along an incident direction of an ultrasonic wave.

【図4】垂直エコー及び斜角エコーのAスコープの一例
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an A scope for vertical echo and oblique echo.

【図5】垂直エコー及び斜角エコーをそれぞれ別途に演
算処理することを示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating that a vertical echo and an oblique echo are separately processed.

【図6】第1の反射鏡の一回転分の垂直エコーの図であ
る。
FIG. 6 is a diagram of a vertical echo for one rotation of the first reflecting mirror.

【図7】第2の反射鏡の一回転分の垂直エコーの図であ
る。
FIG. 7 is a diagram of a vertical echo for one rotation of a second reflecting mirror.

【図8】図6と図7とを合成したエコーの図である。FIG. 8 is a diagram of an echo obtained by combining FIGS. 6 and 7;

【図9】図9(a)は試験チューブの欠陥を示す図、図
9(b)はチューブ欠陥及びからを試験チューブ
の長手方向に表示したものであり、図9(c)は欠陥
の長手方向及び周方向の位置を示したものである。
9 (a) is a view showing a defect in the test tube, FIG. 9 (b) is a view showing the tube defect and the void in the longitudinal direction of the test tube, and FIG. 9 (c) is the longitudinal direction of the defect. It shows the position in the direction and the circumferential direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 本発明に係るの管体割れの自動検出装置の実施形
態例 12 検出器 14 エンコーダ 16 パルサーレシーバ 18 コントローラ 20 コンピュータ(レコーダ) 22 シンクロスコープ 24 検出器筐体 26 第1の反射鏡面 28 第2の反射鏡面 29 反射鏡 30 回転軸 32 超音波モータ 34 探触子 36 ケーブル 37 回転軸保持器兼水堰止めリング 38 回転子 40 回転筒 42、44 開口 46 流路 48 電線 50 信号線 52 回転認識バー 54 水タンク 56 水中ポンプ 58 位置信号ケーブル
10 Embodiment of automatic tube crack detection device according to the present invention 12 Detector 14 Encoder 16 Pulser receiver 18 Controller 20 Computer (recorder) 22 Synchroscope 24 Detector housing 26 First reflecting mirror surface 28 Second Reflecting mirror surface 29 Reflecting mirror 30 Rotating shaft 32 Ultrasonic motor 34 Probe 36 Cable 37 Rotating shaft holder and water blocking ring 38 Rotor 40 Rotating cylinder 42, 44 Opening 46 Flow path 48 Electric wire 50 Signal line 52 Rotation recognition bar 54 Water tank 56 Submersible pump 58 Position signal cable

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 栄一 千葉県市原市五井9138番地 非破壊検査株 式会社内 (72)発明者 川村 美明 千葉県市原市五井9138番地 非破壊検査株 式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Eiichi Kishi 9138 Goi, Ichihara, Chiba Pref.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 管体内に充満させた水中を伝搬させた超
音波により、管体の管壁に発生した割れを検出する装置
であって、 管体の長手方向に沿って延びる回転軸に対して傾斜の異
なる第1及び第2の反射鏡面を有し、回転軸周りに回転
しつつ反射鏡面を介して超音波を管壁に向け放射し、管
壁からの超音波エコーを受ける反射鏡と、回転軸周りに
反射鏡を回転させる回転装置と、縦波超音波を回転軸に
平行に反射鏡に向けて送信し、反射鏡から反射された超
音波エコーを受信する探触子とを有し、管体内を管体の
長手方向に進退可能な検出器と、 超音波エコー解析手段とを備え、 第1の反射鏡面は、回転軸に対して傾斜角45°で設け
られ、探触子から入射された超音波を反射して管壁に垂
直に入射させ、第2の反射鏡面は、回転軸に対して傾斜
角θで設けられ、探触子から入射された超音波を反射し
て管壁に対して斜めに縦波臨界角を超える所定の入射角
Φで入射させて管壁内で横波超音波を発生させ、 第1の反射鏡面及び第2の反射鏡面は、それぞれ、超音
波の入射方向に対して相互に重複しないような反射鏡面
領域を有する配置で、かつ回転軸に沿って所定の間隔で
配列されていることを特徴とする管体割れの自動検出装
置。
An apparatus for detecting cracks generated in a pipe wall of a pipe by ultrasonic waves propagated in water filled in the pipe, wherein the apparatus detects a crack on a rotation axis extending along a longitudinal direction of the pipe. A reflecting mirror that has first and second reflecting mirror surfaces having different inclinations, emits ultrasonic waves toward the tube wall through the reflecting mirror surface while rotating around the rotation axis, and receives ultrasonic echoes from the tube wall; , A rotating device for rotating the reflecting mirror around the rotation axis, and a probe for transmitting longitudinal ultrasonic waves toward the reflecting mirror parallel to the rotation axis and receiving the ultrasonic echo reflected from the reflecting mirror. And a detector capable of moving back and forth in the longitudinal direction of the tube, and an ultrasonic echo analyzing means, wherein the first reflecting mirror surface is provided at an inclination angle of 45 ° with respect to the rotation axis, and the probe The ultrasonic wave incident from is reflected perpendicularly to the tube wall, and the second reflecting mirror surface is It is provided at an oblique angle θ, reflects the ultrasonic wave incident from the probe, and makes it obliquely incident on the tube wall at a predetermined incident angle Φ exceeding the longitudinal wave critical angle to generate the transverse ultrasonic wave in the tube wall. The first reflecting mirror surface and the second reflecting mirror surface are arranged so as to have reflecting mirror regions that do not overlap each other with respect to the incident direction of the ultrasonic wave, and at predetermined intervals along the rotation axis. An automatic tube crack detection device, which is arranged.
【請求項2】 第1の反射鏡面及び第2の反射鏡面は、
それぞれ、超音波の入射方向に対して、少なくとも超音
波の入射面の1/4以上の相互に重複しない反射鏡面領
域を有し、かつ第1の反射鏡面及び第2の反射鏡面は、
管壁への超音波の入射点が同じ位置になる間隔に20mm
以下の長さを加えた間隔で回転軸に沿って配列されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の管体割れの自動検
出装置。
2. The first reflecting mirror surface and the second reflecting mirror surface,
Each of the first and second reflecting mirror surfaces has a non-overlapping reflecting mirror region of at least 1/4 or more of the ultrasonic wave incident surface with respect to the incident direction of the ultrasonic wave.
20mm at intervals where the point of incidence of the ultrasonic wave on the tube wall becomes the same position
2. The automatic tube crack detection device according to claim 1, wherein the tubes are arranged along the rotation axis at intervals of the following lengths.
【請求項3】 検出器の先端に設けられ、反射鏡の1回
転毎の超音波エコーの先頭を検知する反射鏡回転検知手
段と、反射鏡回転検知手段と連動し、検出器の管体内長
手方向位置を検知するエンコーダとを備え、 反射鏡回転手段とエンコーダとの協働により、割れの発
生位置を検出することを特徴とする請求項1又は2に記
載の管体割れの自動検出装置。
3. A reflecting mirror rotation detecting means which is provided at a tip of the detector and detects a head of an ultrasonic echo for each rotation of the reflecting mirror; 3. The automatic tube crack detecting apparatus according to claim 1, further comprising an encoder for detecting a direction position, wherein the position where the crack occurs is detected by cooperation of the reflecting mirror rotating means and the encoder.
【請求項4】 回転装置は超音波モータであることを特
徴とする請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の
管体割れの自動検出装置。
4. The automatic tube crack detecting device according to claim 1, wherein the rotating device is an ultrasonic motor.
【請求項5】 管体内の超音波伝搬経路を水で充満させ
るための水を送る流路と、超音波モータに電力を供給す
るため電線と、探触子とパルサーレシーバとの間で信号
の授受を行うケーブルとが、検出器に接続され、流路、
電線及びケーブルのうちの少なくとも一つを引っ張って
検出器を管体内を走行させるようにしたことを特徴とす
る請求項4に記載の管体割れの自動検出装置。
5. A flow path for feeding water for filling an ultrasonic propagation path in a tube with water, an electric wire for supplying power to an ultrasonic motor, and a signal between a probe and a pulsar receiver. An exchange cable is connected to the detector, the flow path,
5. The automatic tube crack detection device according to claim 4, wherein at least one of the electric wire and the cable is pulled to move the detector through the tube.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009094627A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Veracity Technology Solutions, Llc Method and apparatus for inspection of gas turbine discs

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