JPS59145959A - 管溶接部の欠陥検出方法 - Google Patents

管溶接部の欠陥検出方法

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JPS59145959A
JPS59145959A JP1917583A JP1917583A JPS59145959A JP S59145959 A JPS59145959 A JP S59145959A JP 1917583 A JP1917583 A JP 1917583A JP 1917583 A JP1917583 A JP 1917583A JP S59145959 A JPS59145959 A JP S59145959A
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pipe
tube
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internal pressure
defects
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JP1917583A
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Akio Dewa
出羽 昭夫
Masahiro Nitsuta
新田 正寛
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/14Investigating 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 using acoustic emission techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本奄朝は管溶接部の欠陥検出方法に関し、特にシェルア
ンドチューブ型熱交換器の管と管板とのインターナル溶
接部における欠陥検出に効果的な検出方法に係る。
第11WI (A) (Btは夫々シェ)Lアンドチュ
ーブ型熱変換器の一部断面を示している。これらの図C
二おいて、Iは氷室、2は胴、3は管板であり、管4は
管板3仁固定して配設される。まず、第1図(Nは一般
の熱交換器の場合を示しており、この場合管4は管板3
に穿設された透孔内1:嵌装された後、図示のようCユ
水室I側で溶接5により管板3(二固定されると共に、
管板3との間の洩れが防止される。更f二、溶接5とは
反対の側から管4と管板3の隙間に水が浸入して生じる
隙間腐蝕を防止するため、管4の嵌装部を拡撃”して隙
間をなくすのが普通である。しかし、このような対策を
取っても両者間の隙間は完全(二はなくならず、より厳
しい腐蝕環境下においては隙浦腐蝕を防止できなかった
上記の問題を解決したのが第1図(]3)のインターナ
ル溶接構造である。この場合C二v4は管板3に嵌装さ
れず、管板3の透孔外局から水22の反対側に突設され
た管状突起3′に突き合わせた後、該突き合わせ部を溶
接して水密に固定される。このインターナル溶接構造で
は第1図(Nの場合のような隙間腐蝕は完全に防止され
、極めて高い耐食性が得られる。従って、この構造は高
い信頼性を要求される場合に採用される。
ところで、第1図(4)の場合には第2区内のようC二
溶接部位を目で観察しながら溶接トーチ6で浴接作業が
できるのに対し、第1図(B)のインターナル溶接構造
の轡合は溶接部位を目で見れないため、第21’a(B
lのように回転トーチ7による自動溶接が行なわれる。
このため、高信頼性という要求に沿った構造であること
とは裏腹に、溶接の信頼性という点では不利な構造とな
っている。従って、インターナル浴接の場合には溶接部
の欠陥検査に対して格別の信頼性が要求される。ところ
が、対象部位を直接に目で見られないため(1溶接部の
検査も極めて困難で、このような場合の検査方法として
作業性および信頼性(1優れた検査方法は未だ円I発さ
れていないのが現状である。
因みに、現在実用化されている非破壊検査方法としては
下記のものが知られているが、何れも次のような欠点が
あった。
0 超音波探傷法 ステンレス銅では粗大結晶粒等の影響で照射された超音
波の減衰が大きいため、1fF−音&探傷法は適用でき
ない。また、溶接線全局を一度には探傷できないため、
時間がかかる。
0 放射線探傷法 危険性が太さい。フィルムを現像しないと結果が分らな
い。作業性が悪い。
0 染色探傷法 表面欠陥しか検出できない。直接口で見られないため作
業性が悪い。
0 気密試験 坦面欠陥しか発見できない。また、旧、接口で見られな
いため作業性が悪い。
本発明は上記事情にトiみてなされたもので、信頼性が
高くかつ作業性のよい管溶接部の非破壊検頁法であって
、特にインターナル溶接構造のシェルアンドチューブ型
熱効換器(:適用して効果的な管溶接部の欠陥検出方法
を提供するものである。
即ち、本発明は、溶接部に内圧、軸張力またはトルクを
加えることにより発生するアコースティックエミッショ
ンを、溶接部ヲ境にして相対する溶接母材表面に夫々装
焉されたアコ−とを特徴とする管溶接gl<の欠陥検出
方法である、上記のように、本発明はアコースティック
エミッション(以下AEという)金管溶接部の欠陥検音
(1応用したものである。AE3は金鵬等(二外力全7
J[]えたときに金島に内在する欠陥から発生する音波
である。このときAEの発生数N、欠陥の大きさC9欠
陥近霞に付7.IIjされている応力σとの間には次式
で表わされる関係がある。
障にに+1−(σrπC)n なお。
n:定数 にニストレス インテンシテイ ファクタ、(構造物U
J破壊に対する厳しび 領ボ丁示標) OFって、AI!jによる欠陥検出方法はAEの発生数
Nから欠陥の大きさcl定悔化でき、また強度を示す示
標を面接使って欠陥検査を行なう優れた方法と言える。
上記AE’z応用した本発明では/’J(/)ような効
果が得られる。
第1に、AFiの発生は材質によらないから、超音波探
傷法を用いることができないオーステナイト系ステンレ
ス鋼の管溶接部に対しても適用でき、極めて高い信頼性
で欠陥の検出を行なうことができる。
第2に、後述の実施例で説明1−る通り、効率的で作業
性が良好である。
第3に、欠陥が存在するのは殆どの場合溶接部であり、
溶接部には残留応力があるから、その分だけ小さな外力
でAEiを発生することができる。従って外力を負荷す
る定めの装置を小型化することができる。
第4に、外力を加えることにより溶接部の残留応力のう
ち、機械的応力を除去することができる。この結果、応
力腐蝕割れや焼鈍割れを防止できる。
以下、第3図〜第7図を参照して本発明の詳細な説明す
る。
実施例1 第3図は本発明をシェルアンドチューブ型熱交換器のv
4と管板3との間のインターナル溶接部5における欠陥
検出に適用した一実施例を説明するための断面図である
。同図において、IIは図示のように晋4内に挿入され
て被検査部に内圧を付加するための治具である。該治具
IrC二はAE検出器12.12がスプリングで管4の
内面C二抑圧されるようζ二股けられ、またセットされ
た状態で溶接部5の両側i二位置するようC二配設され
ている。これらAE検出b I 2a12’の外側(二
はOリングZ 、? 、 Z 3’が設けられ、これC
二よりその内側はシールされている@他方・治具IIの
内部には、AH検出器12 、 Z 2’間の側面(二
開口した圧力媒体通路I4が形成されている。この圧力
通路を通して水、空気等の圧力媒体がポンプにより導入
され、導入された圧力媒体はOリング13 、13’で
シールされるから、図中矢印で示すように溶接部5付近
の管4に内圧を加える。この内圧PはAFi計測装置2
0に入力され、またAE計測装置20には前記AB検出
器12 、 Z 2’が接続されていて、内)E Pの
付加によるAE発生数Nが入力されるよう(二なってい
る。
欠陥検出を実施する際には、ポンプ(二より内圧Pを徐
々に増大させる。円圧Pと溶接部5の溶接残留応力(、
一般には略材料の降伏点に近い値2との和が降伏点を越
えると塑性変形かしこり、溶接部5からAE倍信号発生
する。このときの塑性変形により、当然ながら溶接部5
の残留応力は低減される。また、ti+ae部5に欠陥
が存在する場合は、欠陥による応力集中C二よって無欠
陥の場合よりも低い内圧で塑性変形が始まってAg信号
を発生する。従って%内圧PとAE倍信号発生数Nとの
間の関係を欠陥の大きさclパラメータにして校正して
おけば、実像l二適用した場合(:欠陥の有無およびそ
の大きさを即座に検出することができる。第3図におけ
る曲線X、Y、Z(7J場合、欠陥の大きさはX〉Y)
Zであ邸。なお、上記のようC2個のAlt検出器12
.12’を溶接部5の両側に配設したことか−ら、検出
されるAE@号の発生源全位置的に限定することができ
、外乱を除去することができる。また、局部的に内圧上
付加できるから、溶接部5思外の1也の低強度部f:髪
形させることなく必要な部分にのみ茜圧會付加できる。
上記の実施例によれは、従来極めて困難であった管4の
インターナル溶接部C二おける欠陥検出ヲ、高い信頼性
で効羊的(1行なうことができ、それも強度に密接に関
係したスケールで欠陥検食ができる。しかも、オーステ
ナイト糸ステンレス鋼等、超音波探傷法では検督が不可
能であったような材料であっても適用でき、更には欠陥
検出と同時に溶接部の残留応力除去ができるといった極
めて顕著な効果が得られる。
実施例2 第4図は本発明をインターナル溶接部5の矢陥検齋に適
用した他の実施例全説明する定めの断面肉である。この
実施例では、治具11’に収り付けたゴムZ5により管
4に内圧全付加するようにしKもので、圧力シリンダI
6によりゴム16f管I4の内面(二沿って摺動きせる
こと(二よって応力を付加するよう仁したものである。
その他は実施例Iの場合と同様で、同じ作用効果を得る
ことができる。
実施例3 第5図は本発明をインターナル溶接部の欠陥検出(:適
用した更に別の実施例全説明するための断面図である。
この実施例では、内圧Pの代りに管4をナヤックI7で
軸方向に引張ることにより、溶接部5(:軸方向の引張
り応力を作用させてATii信号を発生させるようにし
たものである。なお、It′はAIjl検出器12.1
2’を被験部に取り付けるための治具で、その他は実施
例1と同様に行なう。この実施例は被験部に軸方向の外
力を加えてABを発生させるlこめ、軸方向に直角な欠
陥に対してより敏感であるという特徴金有している。但
し、引張り力の他に捩り力を作用させれば軸方向の欠陥
についても検出が可能となる。
実施例4 第6図は本発明を第】図(A)の一般のシェルアンドチ
ューブ型熱交換器における管4と管板3との間の溶接部
5(1適用した実施例を示している。図中、I8はAE
検出器Z 2 、 Z 2’を所定部位に取り付けるた
めの治具である。この実施例では、図示のように管4に
軸方向の引張り力Fまたは捩りトルクTを作用させてA
Bを発生させる。このときのAE信目NをFまたはTの
Lq係(第3図の実施例におけるPをP゛またはTに置
換すれはよい)で求めれば、実施例1の場合と同様に溶
接部5の欠陥を検出することができる。なお、既述のよ
うに第1図(Nの熱交換器では溶接の他に隙間腐蝕を抑
制するための拡管が行なわれるが、本実施例による検量
は溶接部5に効果的に応力を与えるため拡管に先立って
行なう必要がある。
第7図は本発明を熱交換器以外の一般の溶接管30にお
ける欠陥検出に応用した実施例を示している。同図にお
いて、31は圧力伝達管である。、92.32’は被検
査管30f取り付けると共(二、AFf検出器12 、
 Z 2’を設置するためのヘッドであり、33 、3
3’はパツキンである。
そして、圧力電達管3Iから溶接管3oに内圧を付加し
て発生したAE信号全AE検出器12゜Z 2’で検知
し、これを実施例1と同様にAE計測装置で計測するこ
とにより溶接部の欠陥検出を行なう。この実施例(ユよ
れば全溶接線について効果的に欠陥検量を行なうことが
できる。また、このような管で最も発生し易い軸方向の
欠陥に対して感度が高いという効果が得られる。
これは内圧による応力は軸方向よりも円周方向の応力が
大であるためである。勿論、実施例3のように軸方向の
張力を作用させるようにすれば円周方向の欠陥に対する
Waも同上することができる。、また、外力としてトル
クを加えることにより欠陥検査を行なうようにすること
も可能である。
以上詳述したように、本発明によれば信頼性が高く且つ
作業性に優れたWf6接部の非破壊的欠陥検出方法を提
供でき、特に従来極めて困難であったシェルアンドチュ
ーブ型熱交換器のインターナル溶接部における欠陥の検
出に適用して検査θ]信頼性および効率金回上できる告
、顕著な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)および但】は夫々シェルアンドチューブ型
熱変換器における管と管板との浴接構造を示す一部断面
因、第2図(A)および(B)は夫々第1IJ(A)お
よび(B)の溶接方法を示す説明図、第3図〜第7図は
夫々本発明の詳細な説明T/)ための断面口である。 I・・・水室、2・・・、胴、3・・・管板、4・・・
管、5・・・溶接部、Zl、II’、Ii”・・・治具
、I 2 、 Z 2’・・・AE検出器、Z 、9 
、 I 、?’・・・Oリング、14・・・圧力媒体通
路、I5・・・ゴム、Z6・・・圧力シリンダ、Ii・
・・チャック、I8・・・治具、20・・・Ag計測装
置、30・・・溶接管、3I・・・圧力管、32 、3
2’・・・ヘッド1.93 、 、? 、?’・・・パ
ツキン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ヨン)を、溶接部を境にして相対する溶接母材表面(:
    夫々装脂された    −、 へE]矢出器により検出し、検出した情報″fAg計測
    装#C二より計測することを特徴とする管溶接部の欠陥
    検出方法。
JP1917583A 1983-02-08 1983-02-08 管溶接部の欠陥検出方法 Granted JPS59145959A (ja)

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JPS59145959A true JPS59145959A (ja) 1984-08-21
JPH058372B2 JPH058372B2 (ja) 1993-02-02

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7939780B2 (en) * 2005-10-20 2011-05-10 Denso Corporation Abnormality determination and estimation method, and abnormality determination and estimation device for weld product
JP2012237701A (ja) * 2011-05-13 2012-12-06 Japan Steel Works Ltd:The 内圧試験装置および内圧試験方法
KR20210133773A (ko) * 2020-04-29 2021-11-08 세원이앤씨(주) 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치

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JPS5564764U (ja) * 1978-10-28 1980-05-02

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