JPS61148366A

JPS61148366A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPS61148366A
Application number: JP26848384A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takaku; 高久　和夫; Akisuke Naruse; 成瀬　明輔; Tsukasa Sasaki; 佐々木　典; Kimio Kanda; 神田　喜美雄
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-07-07
Also published as: JPH0437949B2

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】【発明の利用分野〕本発明は超音波を送受信して探傷を行うための超音波探
触子に係り、特に、溶接ビードを有する管状の部材の探
傷に好適なように改良した超音波探触子に関するもので
ある。

【発明の背景〕

超音波による探傷用の探触子については、特開昭５６−
４４８４２号に開示された２分割型超音波探触子、及び
、特開昭５６−１２５６６１号の複合型（０”が２分割
、４５°、６０＠が一探型）探触子が公知であるが、こ
れらの探触子は被検物に当接する面が平面状であるため
管状部材の探傷用としては適当でない。

また、非破壊検査便覧（日本非破壊検査協会編。

日刊工業新聞社発行、昭５３年り月、５０８頁）には次
のように記されている。

探傷面が曲面の場合、探触子の接触面を被検体の曲面に
合わせるか、あるいは第２６図に示すようにアクリル樹
脂のシューを取り付ける。また、第２７図に示すような
ホルダにより、探傷面との間に流水の薄い層をつくらせ
る方法もある。これらの図で、記号の５１は一探型探触
子、５２はシュー、５３は超音波ビーム、５４は他の一
探型探触子、５５は他のシュー（又はホルダ）、５６は
超音波ビーム、５７は水である。

その他、シューの曲面に関しては、投入する超音波ビー
ムの方向と曲面との関係から、第２８図及び第２９図に
示す二つの場合がある。第２８図は曲面の軸方向に超音
波ビームを投入する場合で。

第２９図は曲面の局方向に超音波ビームを投入する場合
であり、特に、第２８．２９図の場合の探触子の接触を
充分に保ち、かつスムーズな走査が要求されていた。

これらの図で、第２８図の５８は軸方向用シュー、５９
は軸方向の超音波ビームである。第２９図は第２６図と
同じ内容のため、同じ記号で示したが、５２は周方向用
シュー、５３は周方向の超音波ビームである。

上記の技術を適用すると、管状の被検体に対して超音波
探触子を静止させた状態で１カ所の探傷を行うことがで
きるが、上記の探触子を管表面に沿って滑らせる場合、
特に周方向に摺動させる場合、溶接ビードなどのような
突起物が有ると円滑な摺動ができないという問題がある
。この問題は、超音波探触子を用いて管状被検体を自動
的に検査しようとする場合に重大な不具合となる。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので。

管状の被検物を周方向に走査しつつ探傷するのに好適で
あり、特に、溶接ビードなどの凹凸が有る被検体の探傷
に好適な超音波探触子を提供することを目的とする０本
発明に係る超音波探触子は一探型およびマルチビーム式
の何れの探傷方式にも適用できる。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成する為、本発明の超音波探触子は、被
検物である管状の部材の表面に当接する面を該管状部材
表面に密着する凹形の柱状面に構成し、かつ、該凹形柱
状面の円周方向の端部に隣接する面と柱状面との為す角
を鈍角ならしめて。

そりの先端状に形成して、当該探触子を管状部材の円周
方向に摺動せしめたとき前記そり状部分が管表面の突起
を円滑に乗り越え得るように構成したことを特徴とする
。

更に１本発明を実施する場合、前記の凹形の柱状面の中
心点の位置を後に詳述するように適当に設定することに
より、又、該柱状面と当該探触子の重心位置との関係を
後に詳述するように適当に設定することにより、前記の
目的を一層完全に達成できる。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図は１本発明をマルチビーム式超音波
探触子に適用した一例を示し、直接接触方を採用してい
る。第１図は側面を描いた模式図第２図は後面を描いた
模式図である。

ここで、１はケース、２，３はくさび、４は遮音材、５
，６は屈折角０°用振動子、７は４５゜用振動子、８は
６０″用振動子、９は被検体、１０は屈折角０＠の超音
波ビーム、１１．１２はそれぞれ４５°、６０°の斜角
超音波ビーム、１３はくさび２の曲率半径、１４は超音
波ビーム進行方向における前面と接触面のなす角の修正
された面、１５は後面と接触面のなす角の修正された面
、１６は接触面である。

このように１曲面の探傷にマルチビーム式超音波探触子
を適用する場合は、くさび２の面を被検体９の形状に合
わせて加工する。そして、その曲率半径１３の中心（図
示せず）は屈折角Ｏ°の超音波ビーム１０の軸上にある
ようにする。

また、前面と接触面とのなす角（図示せず）は突起物等
を容易に乗り越えるため、修正面１４を持たせている。

後面と接触面１６とのなす角も同様に修正面１５を持た
せている。ただし、超音波ビームは前（図において左）
の方向に進むため、図の右側の１５の面は可能なかぎり
深くシ、接触面１６をできるだけ小とする。

第３図及び第４図はマルチビーム式超音波探触子の直接
接触法、二分割型超音波探触子に適用した実施例である
０本例（第３図、４図）において前例（第１図、２図）
と同一の図面参照番号を付したものは前例におけると同
様乃至は類似の構成部分である。

１７．１８は屈折角４５°用の二分割型振動子で、一方
が送波用で、他方が受波用である。１９゜２０は屈折角
６０°用の二分割型振動子で、同様に一方が送波用で、
他方が受渡用である。すなわち、本マルチビーム式超音
波探触子は屈折角０″″。

４５°、６０°とも二分割型である。

この場合も、くさび２の接触面１６は被検体面９に合わ
せて加工し、その曲率半径１３の中心は屈折角０１の超
音波ビームの中心軸上にある。

また、前面及び後面と接触面１６とのなす角は凹凸の乗
り越え等を考慮し、記号１４．１５の面のように修正す
る。

第５図は第３図及び第４図の超音波探触子に関し、曲率
半径２１の中心２２を超音波ビーム１０゜１１の入射点
と超音波ビーム１２の入射点の間の軸２３上に持って来
た実施例を示す。

第３図及び第４図の場合は、超音波ビーム１０゜１１に
は誤差が含まれないが、超音波ビーム１２には誤差が含
まれる。この関係を第３０図に示す。

ここで、入射角　０１１％　％屈折角　θ？、２’　％
誤差（１ｍは次式となる。

θｉ、′＝０□３−２０゜　　　　　　　　・・・（１
）Ｖ監ただし、■、：くさび内音速 ■、：被検体内音速Ｅ□、＝０７１！−〇−ｘ＊’＝Ｆ（２θ。〕　　　・
・・（３）第５図の場合は、超音波ビーム１０，１１゜
、１２に誤差が含まれる。この関係を次掲の表１に示す
。

表１ここで１代表例として、超音波ビーム１２について入射
角　θ、□２′、屈折角　θ、□８′、誤差Ｃ０を求め
る。

０１１！’　　”θ、１８−θ。　　　　　　　　　　
　・・・（４）ｉＣ１本＝０７１．−〇、１．’＝＋＋ｌｌ’［θ。］　
　　　・・・（６）この結果、第３図の誤差と第２図の
誤差を比較すると、（７）式の関係にあり、Ｆ（２θ。〕〉Ｆ〔θ０〕　　　　　　　・・・（７）
第５図の誤差の方が小さくなることがわかる。

同様に、超音波ビーム１０．１１について求め、表に示
すと表１となる。超音波ビーム１０．１１は第３図の場
合に誤差を生じるが、第２図の誤差よりは小さく、平均
化されているといえる。

又、第１図乃至第５図の各実施例においては。

探触子のくさびと配管の接触面について、探触子の重心
Ｇを境界として、斜角超音ビームの入射方向すなわち走
査方向に関して、重心Ｇの前方例の接触面積を、重心Ｇ
の後側よりも、狭くしてあり、。

これにより、探触子走査時のしゆう動摩擦による抵抗の
影響を減らし、探触子の走査がスムーズに行なえるよう
に構成しである。

第６図及び第７図は、マルチビーム式超音波探触子のシ
ューを用いた場合に本発明を適用した実施例で、直接接
触法、−探型超音波探触子の場合を示し、第６図は側面
図、第７図は後面図である。

第１図、第２図と同一の図面参照番号を付した１〜１２
の部材は第１図、第２図の実施例におけると同様の構成
部材である。上記の他、２４はシュ−１２５はシュー２
４の接触面、２６は同曲率半径、２７は同前面と接触面
のなす角の修正面。

２８は同後面と接触面のなす角の修正面である。

ここで、曲率半径２６の中心点（図示せず）は屈折角０
°の超音波ビームの中心軸上にある。

また、前面及び後面と接触面２５とのなす角は２７．２
８の面に修正され、特に、２８の面はできるだけ深くす
る。

第８図及び第９図は、マルチビーム式超音波探触子のシ
ューを用いた場合に本発明を適用した実施例で、直接接
触法、二分割型超音波探触子の場合を示し、第８図は側
面図、第９図は後面図である。第１図〜第７図と同一の
図面参照番号を付した１〜２８の部材は第１図〜第７図
の実施例におけると同様の構成部材である。

曲率半径２６の中心点（図示せず）は屈折角Ｏ゛の超音
波ビームの中心軸上にあり、前面及び後面と接触面２５
とのなす角は２７．２８の面に修正される。

第１０図は第８図及び第９図の超音波探触子に関し、曲
率半径２９の中心３０を超音波ビーム１１の入射点と超
音波ビーム１２の入射点の間の軸３１上に持って来た実
施例である１本例によれば誤差が小さく、平均化される
。

第１１１１１及び第１２図はマルチビーム式超音波探触
子のギャップ法、−探型超音波探触子に本発明を適用し
た実施例で、第１１図は側面図、第１２図は後面図を示
す１図面参照番号１〜１３は第１図、第２図と同じであ
る。上記の他、３２は枠形シュー、３３は超音波探触子
１に設けたシュー受は部、３４はギャップ調整用板、３
５は枠形シューの接触面、３６は同面の曲率半径、３７
゜３８．３９．４０は枠形シューの角に設けた修正面で
ある。

ここで１曲率半径３６の中心点は屈折角Ｏ０の超音波ビ
ームの中心軸上にある。

また、枠形シューの前面側と後面側と接触面３５とのな
す角はそれぞれ３７，３８，３９．　　　　　　’４０
の面に修正される。

第１３図及び第１４図は、マルチビーム式超音波探触子
の枠形シューを用いた場合に本発明を適用した実施例で
、ギャップ法、二分割型超音波探触子の場合を示し、第
１３図は側面図、第１４図は後面図である。第１１図、
第１２図と同一の図面参照番号を付した１〜４０の部材
は第１１図。

第１２図の実施例におけると同様の構成部材である０曲
率半径３６の中心点は屈折角Ｏ°の超音波ビーム１０の
中心軸上にある。

第１５図は第１３図及び第１４図の超音波探触子に関し
１曲率半径４１の中心４２を超音波ビーム１１と１２の
再入射点の中間の軸４３上に持って来た実施例で、前述
の第５図、第１０図の実施例と同様、第１３図の場合に
比較して誤差は小さく平均化される。

第１６図及び第１７図は、マルチビーム式超音波接触子
の枠形シューを用いた場合に本発明を適用した実施例で
、ギャップ法、−探型超音波探触子の場合を示し、第１
６図は側面図、第１７図は後面図である。第１１図、第
１２図と同一の図面参照番号を付した１〜４０の部材は
第１１図、第１２１！ｌの実施例におけると同様の構成
部材である。

４４は超音波探触子のくさび２の接触面であり、平面に
構成しである。

ここで１曲率半径３６の中心点は屈折角０°の超音波ビ
ームの中心軸上にある。

第１８図及び第１９図は、マルチビーム式超音波探触子
の枠形シューを用いた場合に本発明を適用して、前例（
第１６＠、第１７図）と同様にくさび２の接触面を平面
にした実施例で、ギャップ法、二分割型超音波探触子の
場合を示し、第１８図は側面図、第１９図は後面図であ
る。第１６図。

第１７図と同一の図面参照番号を付した１〜４４の部材
は第１６図、第１７図の実施例におけると同様の構成部
材である０曲率半径３６の中心点は屈折角Ｏ°の超音波
ビーム１０の中心軸上にある。

第２０図は第１８．第１９図の超音波探触子に関し１曲
率半径４１の中心４２を超音波ビーム１１と１２の再入
射点の中間の軸４３上に持って来た実施例である。第１
８．第１９図と比較し。

誤差は小さく、平均化される。

第２１図及び第２２図は、マルチビーム式超音波探触子
のシュー及び枠形シューを用いた場合に本発明を適用し
た実施例で、ギャップ法、−深型超音波探触子の場合を
示し、第２１図は側面図。

第２２図は後面図である。第１１図、第１２図と同一の
図面参照番号を付した１〜４０の部材は第１１図、第１
２図の実施例におけると同様の構成部材である０曲率半
径３６の中心は屈折角０“の超音波ビーム１０の中心軸
上にある。

第２３図及び第２４図は、マルチビーム式超音波探触子
のシュー及び枠形シューを用いた場合に本発明を適用し
た実施例で、ギャップ法、二分割型超音波探触子の場合
を示し、第２３図は側面図、第２４図は後面図である。

第２１図、第２２図と同一の図面参照番号を付した１〜
４０の部材は第２１図、第２２図の実施例におけると同
様の構成部材である０曲率半径３６の中心は屈折角０°
の超音波ビーム１０の中心軸上にある。

第２５図は第２３．２４図の超音波探触子に関し、曲率
半径４１の中心４２を超音波ビーム１１と１２の両入射
点の中間の軸４３上に持って来た実施例である。第２３
．２４図の実施例と比較し。

誤差は小さく、平均化される。

上述の各実施例に示したように、本発明の超音波探触子
は、直接法にもギャップ法にも適用することができ、ま
た−深型にも二分割型にも適用する”ことができ、シュ
ー付きにもくさび形にも適用することができ、その適用
範囲が極めて広い。

これらの各実施例を活用すると、例えば配管継手溶接部
について従来困難とされていた周方向の超音波探傷も容
易に行うことができるという優れた実用的効果を奏する
。

特に、原子力発電所の配管溶接部付近に生ずる恐れのあ
る応力腐食割れ等の検出を適用すれば。

検査員の被ばく低減を図ることが可能であり、また、記
録も自動的にできるため、検査の信頼性が大幅に向上す
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の超音波探触子を適用する
と、管状の被検査物の表面に凹凸が有つても１周方向に
走査しつつ超音波探傷を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２６図は本発明の超音波探触子における各
種の実施例を示し、第１図は直接接触法。 −深型超音波探触子に本発明を適用した二側の側面図、
第２図は同後面図、第３図は直接接触法。分割型超音波探触子に本発明を適用した一例の側面図、
第４図は同後面図、第５図は同じく曲率中心位置を示し
た側面図である。第６図は直接接触法、−深型超音波探触子に本発明を適
用した一例の側面図、第７図は同じく後面図、第８図は
直接接触法、分割型超音波探触子に本発明を適用した一
例の側面図、第９図は同じく後面図、第１０図は同じく
曲率中心位置を示した側面図である。第１１図はギャップ法、−深型超音波探触子に本発明を
適用した一例の側面図、第１２図は同じく後面図、第１
３図はギャップ法、分割型超音波探触子に本発明を適用
した一例の側面図、第１４図は同じく後面図、第１５図
は同じく曲率中心位置を示した側面図である。第１６図はギャップ法、平面の一探型超音波探触子に本
発明を適用した一例の側面図、第１７図は同じく後面図
、第１８図はギャップ法、平面式の分割型超音波探触子
に本発明を適用した一例の側面図、第１９図は同じく後
面図、第２０図は同じく曲率中心位置を示した側面図で
ある。第２１図はギャップ法、−深型超音波探触子に本発明を
適用した１例の側面図、第２２図は同じく後面図、第２
３図はギャップ法、分割型超音波探触子に本発明を適用
した一例の側面図、第２４図は同じく後面図、第２５図
は同じく曲率中心位置を示した側面図である。第２６図及び第２７図は公知の超音波探触子のは超音波
ビームと曲率中心との関係の説明図である。２．３・・・くさび、９・・・被検体、１３・・・曲率
半径。１４．１５・・・修正面、２１・・・曲率半径、２２・
・・曲率中心、２４・・・シュー、２５・・・シューの
接触面、２６・・・曲率半径、２７．２８・・・修正面
、２９・・・曲率半径、３０・・・曲率中心、３２・・
・枠形シュー。３６・・・曲率半径、３７．３８，３９．４０・・・修
正面、４１・・・曲率半径、４２・・・曲率中心。

Claims

【特許請求の範囲】１、単一又は複数の超音波を送受して管状部材の探傷を
行う超音波探触子において、該探触子が管状部材に当接
する面を該管状部材表面に密着する凹形の柱状面に構成
し、かつ、該凹形柱状面の円周方向の端部に隣接する面
と柱状面との為す角を鈍角ならしめて、そりの先端状に
形成して、当該探触子を管状部材の円周方向に摺動せし
めたとき前記そり状部分が管表面の突起を円滑に乗り越
え得るように構成したことを特徴とする超音波探触子。２、前記の凹形円柱面は、管表面に垂直な超音波ビーム
の進行路上の近傍に中心を位置せしめたものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波探触
子。３、前記の凹状円柱面は、当該探触子の重心および管状
部材の中心軸を含む面を境界として、該探触子の走査方
向について前方の部分が同後方の部分よりも狭くなるよ
うに構成して、走査における摺動摩擦の影響を軽減した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波
探触子。