JPS5944651A - ノズル内面コーナ部の超音波探傷法 - Google Patents

ノズル内面コーナ部の超音波探傷法

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JPS5944651A
JPS5944651A JP57154535A JP15453582A JPS5944651A JP S5944651 A JPS5944651 A JP S5944651A JP 57154535 A JP57154535 A JP 57154535A JP 15453582 A JP15453582 A JP 15453582A JP S5944651 A JPS5944651 A JP S5944651A
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cylinder
probe
axis
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Kenichi Tanimoto
谷本 健一
Kazuteru Naruo
成尾 一輝
Koji Enami
榎並 宏治
Yoshimichi Yoshida
吉田 好道
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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    • 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
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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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】 2つの曲面が相反わるコーナ部分の内部欠陥等kidべ
る超音波探傷法及びその装置に関する。
プラント等の圧力容器には各種寸法のノズルが取付けら
れている。このノズル内面のコーナ部6′よ、応力集中
が起る介ど応力条件が厳しく、安全上重要な部位である
ことから、超音波探傷で信金性を確認している。本体た
る圧力容器の形状は一般に円筒又は球状であるが、ここ
に・!イブ状のノズルが取付けられていることから、コ
ーナ部の形状は複雑なものとなる。この部分を存器外表
面から超音波探傷する場合、超音波を正確にノズル内面
コーナ部に入射する方法が未だ確立されていカいため、
検査員が探触子の首振操作等を広範囲にわたって行なう
効率の悪い探傷を実施しているのが現状でよ+ Z)。
本発明−、、ノズル内面コーナ部の如く2つの管材が相
又わる内面のコーナ部分を夕1表面から正確に探傷する
方法及び装置i¥を舗立することを目的とするもので、
その璧旨とするところは、、球体ないし円筒体から成る
本体に該本体よーり小径の円筒を取付けて成る被検体の
1)11記円筒内面のコーナ部を探傷する超音波探傷法
におい一C1最適入射角の超音波ビームが前記円筒内面
のコーナ部を極として互いに直交する三軸方向のうちの
前記本体の+lihに平行な軸と梢,す(l M 位び
極座標の他の二軸を通る平面に投:・eした前記超音波
ビームが前記円筒の軸と平行な極座標の一つの軸と成す
p角とを算出し、このq角及びp角に基づいて探触子位
frCと首振角及び屈折角を設定して探傷を行なうこと
、および球体ないし円筒体から成る本体に該本体より小
径の円筒を)取付けて成る一被検体の前記円筒内面のコ
ーナ部を探傷する超音波探傷装置におりて、前記円筒に
沿ってその周囲を旋回角度を検出しつつ走行する移動台
車と、゛この移動台車に前記円筒の接線方向−\移動可
能でかつ首振シ可能に数句けられた探触子と、この探触
子の接線方向移動量:を検出するセンサと、前記移動台
車の旋回角度と探触子の接線方向移動量に基づいて探触
子位置全算出する演算回路と、この演鋳一回路において
検出された探触子位置と前記探触子からの抗振角及び超
音波ビームの入射角に関する検出信号と全アらかじめ設
定された最適入射角の超音波ビームが前記日向内面のコ
ーナ部金極として互いに直交する三軸方向のうちの前記
本体の軸に平行な軸と成すq角及び極座標の他の二軸を
通る平面に投影した前記超音波ビームが前記内海の軸と
平行な極座標の一つの軸と成すp角更には被検体の形状
条件と比奴し、前記移動台車の旋回角度、探触トの接線
方向移動吐、探触子の醒a*角及び超ぼ波ビームの入射
角全最適条件に各々修正する駆動信号全対応装置に夫々
出力する,駆動制御回路とから成ることを特徴とする。
以下、本発明の栴成を図面に示す装置実hid例に基づ
いて詳細に説明する。
tl)1図はノズル内面コーナ部を容器外表面から探傷
する場合の説明図であるが、この121合の被検体1は
、円筒体から成る容器本体3に夕・1して円筒状のノズ
ル2が数句けられたものである。
そして、ノズル2の内面コーナ部は、ノス゛ル2の中心
線4を中心に軸方向にノズル2を切った断面において符
号Cで示されている。′また、符号Sはコーナ部Cを探
傷するための)(イイ背波h・1触子、sc は超音波
ビームのパス(路程)を示している。なお、探触子位置
等を算出するため、第1図に示すように、容器3の中心
脚5をy軸、ノズル中心線4をZ軸、こノLらの交点を
原点10、y軸及び2軸に各々直交する軸をy軸とする
座標系を定める。またノズル111面において、ノズル
コーナ部Cを原点に2軸と平行fx z’軸、ztr釉
と直交しノズル断面内にある軸をX′軸及びこれらと各
々直交する軸をylZ軸とする。
いま、ノズルコーナ部Cに入射する超音波ビ−人がy″
1111と成す角をq1超音波ビームの/−?スf:x
″−z”面に投影した線C−C′とZ惇1との成す角を
pとすれば、探傷[7よりとするノズルコーナj’l(
Cの座標(XC* ye + zc)と超音波ビームの
方向p、qを決めたとき、超音波ビームの路程は一義的
に定まり、容器3との叉点、即ち探触子Bの位11イ(
Xs r 3’s * Zs)が求められることは、1
」シ、α−”−tan−’ (yc/ Xc )として
捷だ、探触子の屈折角orは超音波ビームes  と探
触子位置Sから容器中心線5へ降17た垂線の成す角で
あることから、 で表わされる。したがつで、ノズルコーナ位1・□゛I
Cを決定し、更にp、q、orのうち2つの角1川(こ
こではp、q)を決定すれば探触子位置を決めることが
できる。
寸だ、超音波ビームの向き(盾振角)θシよ、1式(3
)に示すように、杼触r位1宵、s!:探11)シよう
とするノズルコーナ位置Cとで決めることができる。
以上のことから、超蛭波ビームの入射角が最適とガるp
角及びq角を37.出し、この両角に基づいて探触子位
置Sと首振角θ及び屈折角θrを設定して探傷を行なえ
ば、効率良く正確々探傷が可能となる。
このような超音波探傷法を実施する装置の()、L略し
1は第3図に示されるが、この装置は、ノズル2の周囲
に敷設されたレール20の上を移動してノズル中心約4
囲りに旋回しつつその旋回角IL’; fJm ’;t
: 出力’t’ ;’;> 移:’;jII台11j 
21 ト、コ(D 移mb台車21に可動的に増刊けら
れた探触子ユニット23及び第5図に示すように、この
探触子ユニット23の作+1jllを制御する演1″1
回路26と1駆動制御回路27とから成る。探触子ユニ
ット23)Jl、アーム22の先端に育1振シoJ能に
増刊けられて移i:山台車21に載置されている。この
アーム22は、ノズル2の接線方向に図示しんい!Ii
<動手段によって(iq動しく()る。つ1す、移動台
車2】と探触子ユニット23との間の距i’li& L
’は可変である。咬た、探触子ユニツト23シ士、空く
べ又は油圧シリンダの先端部にジン・9ル促4;鵞を増
刊けて探触子本体を保持し、i波検体1と探庁II子間
の接触状部l・安定に保つように設けられている、探触
子本体υ:に、探傷方法によって適宜選択すればよいが
、本実施例にあっては第4図に示すような町変角探刑1
子が採用されている。可変角探触子Vよ、ぞの側面図で
ある第4図に示すように、アクリル拉i Ili?等な
どからJl見る打7祠24に倣って移動可能に振動子2
5が吹(=Jりられており、入射角θi を可変とする
ことにより被ス<i体Iに入る超音波ビームのル1折角
θr  ”9)変える。まグζ、演算は路26は、移動
台車21の旋回移動によって検出された旋回角度θm 
と、探触子ユニット23の接線方向a両針、即ち移動台
車21とtlを触子ユニット23との間の距離L′とを
、7i+、:に庁角虫子ユニット23の位置を算出する
回路である、駆動制御回路27は、首振角θ′、入射角
θi の検出信号と演ノγ回路26において谷:出され
た探触子位(1−L信号を基にあらかじめi′ヒ定され
たJl1↓適のp角、q角及びノズル2および容器3の
形状データ等と突合せ比較することにより、θIll、
L’。
θ′、θ1の各偏差値を求めて各軸を最適値に修IFす
るだめの駆動信号を出力するものである。
斯様に構成された超音波探傷装置6による探傷方法&i
、まず、制御1回路27の中に最適p角、q角及びノズ
ル2および容器3の形状等を設定しておく。次いで、 ■ 探傷しようとする位置(欠陥位1i(、i、 ) 
6 (2Y=2図参照)を決め、制御回路27中で前述
のm 〜(31式k m イテi% J 探触子(Sニ
ア 1へ(xS、V、、 ’)、首振角θ、屈折角θr
 を泪算ずZ)。
(■ ここで、ノズル中心と探触子間の距j’!it′
L &よT、−1ζ7q とトロフされるから、1.i
’ =” 13石戸より探触子ユニット23の接π″1
1方向移動Fii、L’を求め、アーム22の摺動1役
をコントロールする。佳し、L“け、ノズル中心線4か
らアーノ、22の軸心且での距離であり、一定である。
■りた・ θs = jan−’ (ys/ x、 )
であり、θm’ = cos−’(し“/L)と柑昨で
きるので、移動台車21の旋回角1”ifθm ヶ θIn=θS+θm′を満たすようにコントロールする
。そして、L 1θm を決めろことで最適探触子位置
Sが決まる。勿論、コントロール前の探触子位置は、コ
ントロール前の移1yυ台J1.21の旋回角度θm及
び接線ノテ向移動3;L′に基づいて制御回路26で創
出されているので、この値と最適位置との偏差値に基づ
いて移動台車21及びアーム22を作動させてり。
0IYlヲコントロールすればよい。
■次いで、首振角θ′仁4:、θ′=θTn’−θと泪
;rVFできるので、この関係全満すべく探触子ユニッ
ト23を掃作してコントロールする。
■ また、入射角θi υ」1、Vo) を僕24中の
音速、Vm  を被検体1中の音j・11とすil、 
&;f、θi=子25の操作により入射角θiを変化さ
せて所定の屈折角orにコントロールする。
(6)上記■〜■の操作で、ある欠陥位置に対する最適
p角、q角の得られノ)操作法が実り、できる。このた
め、仄の欠陥位置を想定し、上記(i)〜■の操作を行
なうことにより、jifi次ノズルコーナi’+lI 
e自動的に探傷できる。なお、ここでは首振を規定する
θは、実際1は超音波ビームの方向を示している。容器
3の径が大きく、ノズル2の径が小さい時には近似的に
上記(3)式のθでもよいが、その他の場合には、制御
回路内に補正値をセットしておき補正する。
また、効率良い探傷法として1Bf3.常よ〈実施され
る固定屈折角探傷についても(1)〜(3)式を1・1
yつて本発明方法・装置4を実施できる。この場合、制
御回路27内にkよ、屈折角θr1ノズル2等の形状パ
ラメータ、妄、6rAに示すよりなp、q角による検出
/iν性を七ツトシて」ヤ<。そしてこれらを使い下記
のように探傷する。
■ まず探176する位置(欠陥位置)6を決める。
屈折角θrは既に決まっているため、p角あるいはq角
のいずれか一方の角を仮定し、他゛の角を(llF21
式を用いて求める。この操作をli、’+次実施しp角
およびq角のとりつる値をg>: ++tする。
■ 次にこれらのp角およびq角の時にエコーレベル)
・、(いくらに々るかi/f:24< 6 illのよ
うなデータをもとに挿出し、最J隻の検出1住のイリら
れるp角およびq角を選択する。これら(L) C’A
>の操作は制御回路27内で実施する。
■ p角およびq角が求1つだことから、これがイII
られる探触子位置等の設定は上述のn]変屈折角探傷法
と同様に実施できる。
以上の説明よシ明らかなように、木〉ノ13明によれば
、再変屈折角又は固定屈折角の如(iiJを問わずA’
i;適の斜角探傷が可能となると共に、必要1′:J。
上に探触子の首振操イ・pを行なう必要もなくなるため
、探傷の効率化並びに8’?I I!’;’向上が図れ
る。
【図面の簡単な説明】
8111図に11、ノズル内面のコーナ部1′F:傷法
の説明図、第2図なよ同法における探庁Z子の向きを示
す平面図、第3図は本発明に係る超音波探傷装置汽の概
略平面図、Cn4図は可変角斜角伜触子の概略構成図、
第5図は制御回路図、第61)(+(R) 。 (b)はp角及びq角とエコーレベルとの関係を示す!
庁付図である。 図面中、 1は被検体、 2は″被検体を414成するノズル(円筒)、3は被検
体を構成する容器(本体)、 4はノズルの中心線(軸)、 5は容器の中心線(軸)、 6は欠陥位IM: 1 21 は J多 但υ 台 1111 22!−1、アーム、 23(・、支」朶;)虫子二ニット、 25は振動子、 26 fzl:演算回路、 2 7  II 、!:i<  1山tlill (j
l 回路、■)はp角\ qぐ、tq角、 Sは庁触子位II昆、 θ′は首振角、 Orは屈折角である。 特iiT出ハ11人 ルb力炉・核燃料開発事業団 (仙J名)復代理人 弁理士 光 石 士 部(他1名)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  球体ないし円筒体から成る本体に該本体よシ
    小径の円筒を取付けて成る被検体の前記円筒内面のコー
    ナ部を探傷する超音波探傷法において、最適入射角の超
    音波ビームが前記円筒内面のコーナ部を極として互いに
    直焚する三軸方向のうちの前記本体の軸に平行な軸と成
    すq角及び極座標の他の二軸を通る平面に投影した前記
    超音波ビームが前記円筒の軸と平行な極座標の一つの軸
    と成すp角とを算出し、このq角及びp角に基づいて探
    触子位置と首振角及び屈折角を設定して探傷を行なうこ
    とを特徴とする円筒内面コーナ部の超音波探傷法。
  2. (2)  球体ないし円筒体から成る本体に該本体より
    小径の円筒を取付けて成る被検体の前記円筒内面のコー
    ナ部を探傷する超音波探傷装置において、前記円筒に沿
    ってその周囲を旋回角度を検出しつつ走行する移動台車
    と、この移動台車に前記円筒の接線方向へ移動可能でか
    つ首振シ可能に取付けられた探触子と、この探触子の接
    線方向移動量を検出するセンサと、前記移動台車の旋回
    角度と探触子の接線方向移動量に基づいて探触子位置を
    算出する演算回路と、この演91回路において検出され
    た探触子位置と前記探触子からの霜振角及び超音波ビー
    ムの入射角に関する検出信号とをあらかじめ設定された
    最適入射角の超音波ビームが前記円筒内面のコーナ部を
    極として互いに直焚する三軸方向のうちの前記本体の軸
    に平行な軸と成すq角及び極座標の他の二軸を通る平面
    に投影した前記超音波ビームが前記円筒の軸と平行な極
    座標の一つの軸と成すp角更には被検体の形状条件と比
    較し、前記移動台車の旋回角度、探触子の接線方向移動
    :合、探触子の首振角及び超音波ビームの入射角を最適
    条件に各々(t’+−iEする1駆動(i+号を対応装
    jr’1′に人々出力する駆動制御回路とから成ること
    を特徴とする円筒内面コーナ部の超音波1′r91J装
    置。
JP57154535A 1982-09-07 1982-09-07 ノズル内面コーナ部の超音波探傷法 Granted JPS5944651A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018194528A (ja) * 2017-05-22 2018-12-06 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 超音波検査システム

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