JPS6141962A - 円筒形状物の内面超音波探傷試験用治具 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、円筒形状物の超音波探（セをその内面側から
行なう場合に、超音波探触子を該円筒形状物の内面に保
持する為に用いる円筒形状物の内面超音波探傷試験用治
具に関するものである。

［従来の技術１ 超音波探傷器を用いて円筒形状物の探傷を行なう場合、
例えば溶接部の欠陥の有無を調べる場合には、先ず欠陥
の有無と欠陥の分布状態の概略とを知る目的で粗探傷を
行ない、この粗探傷で検出された欠陥箇所に印を付けて
おく、次いで、粗探傷で検出された欠陥の正確な位置や
欠陥の大きさ等を知るために、欠陥が検出された箇所の
精密探傷を行なう。

従来円筒形状物の溶接部等の精密探傷を該円筒形状物の
内面側から行なう場合には、粗探傷において印をつけた
個所を対象にＩＰ４音波探儲器のブラウン管に表示され
るエコーを観察しながら作４Ｊ員が超音波探触子を片手
で持って円筒形状物の内面に押し当てて走査し、エコー
高さ及びヒーム路程を読み取る。さらにその状態から片
方の手で円筒形状物の内面にスケールを当てて最大エコ
ー高さを示す位置を中心に左右探傷走査を行ない欠陥指
示長さの計測を行なっている。また欠陥の検出に当たっ
ては反射エコーの状態を監視しながら該超音波探触子と
該円筒形状物の内面との接触状態及び該超音波探触子の
向きが最適になるように操作を行なう必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 超音波探；を行なう円筒形状物の内径が大きく。

超音波探傷器一式を管の内部に運び込むことができる場
合には、上記の諸作業を１人で行なうことができるが、
化学プラント等の圧力容器に取り付けるノズルやマンホ
ールのような比較的小径の円筒形状物の探傷を行なう場
合には、超音波探傷器を円筒形状物の内部に運び込むこ
とは不可能であるため、探触子の走査、欠陥箇所の位置
及び欠陥の大きさの測定と、反射エコーの観測及び探傷
器の調整とをそれぞれ別人が行なう必要があり、１個の
円筒形状物の探傷を行なうために２人の作業員が必要に
なる欠点があった。また探触子を押し当てる面は曲面で
あるため、探触子を手で持って押し当てたのでは反射エ
コーが安定し難り、精密な探（ｔを行なうには熟練を要
する欠点があった。

特に鉛直方向に向いている円筒形状物の場合に１よ、作
業員の姿勢が無理な姿勢になるため、精密な探傷を行な
うことは著しく困難であった。

本発明の目的は、探触子による円筒形状物の内面の走査
、欠陥の位置及び欠陥の大きさの計測と、反射エコーの
観測とを１人で行なうことができるようにした円筒形状
物の内面超音波探傷試験用冶具を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、円筒形状物の内面に超音波探触子を当てて欠
陥の位置及び欠陥の大きさを調べる際に該探触子を円筒
形状物の内面に正しく保持する為の冶具であって、本発
明においては、放射状に伸びる３本の脚部と各脚部の先
端に取付けられたベアリングとを有して該３本の脚部の
先端のベアリングが超音波探傷をすべき円筒形状物の内
周面に当接された状態で該円筒形状物の内周に支持され
る可動支持具と、超音波探触子を保持し得るように構成
されて前記円筒形状物の内周面側に接圧バネで付勢され
た状態で前記可動支持具に支持された探触子保持部材と
が設けられ、前記可動支持具の３本の脚部の内少なくと
も１本の脚部は伸縮可能に構成されて常時その長さが伸
びる方向に脚部付勢用バネで付勢されている。

［発明の作用］ 上記の冶具においては、脚部付勢用バネの付勢力により
可動支持具の各ベアリングが円筒形状物の内面に押圧さ
れる。従って脚部付勢用バネの付勢力を適当に設定する
ことにより、円筒形状物が如何なる姿勢で配置されてい
る場合でも可動支持具を円筒形状物の内周に停止した状
態に保持づ゛ることができる。また可動支持具はその脚
部の先端にベアリングを備えていて、円筒形状物の周方
向及び＠ｈ線方向に自在に動くことができる。

上記の治具を用いて円筒形状物の超音波探傷を行なうに
当たっては、先ず、可動支持具の探触子保持部材に超音
波探（８器の探触子を取付ける。次（１でこの可動支持
具を円筒形状物の内側に挿入し、脚部付勢用バネの付勢
力により可動支持具の各脚部の先端のベアリングを円筒
形状物の内面に押圧して、可動支持具を円筒形状物の内
周に保持する。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示したもので、同区に
おいて、１は溶接部等の探傷を行なうべき円筒形状物で
ある。この円筒形状物１は例えば第５図または第６図に
示したように管状のシェルＳに溶接部Ｗにより接合され
たノズルＮであり、第５図に示すようにシェルＳの外周
部に忍接されるセットオンタイプのノズルＮの場合には
溶接部Ｗの近傍に位置するノズルＮの内周に超音波探傷
器の探触子Ｐが当てがわれる。この１２合＝触子Ｐとし
ては斜角探触子が用いられ、該探触子Ｐから溶接部Ｗに
向けて超音波Ｕが斜めに放射される。探触子Ｐはこの超
音波の反射エコーを受信して電気信号に変換し、この電
気信号は増幅された後、ディスプレー装置に与えられる
。これによりディスプレー装置に探傷波形が描かれ、該
探（既波形により欠陥の有無が判定される。欠陥が検出
された場合には、探触子を欠陥が検出された位置に保持
し、エコー高さ及びビーム路程を読み取る。さらにその
状態でノズルＮの内周にスケールを当てて最大エコー高
さを示す位置を中心に左右探傷走査を行ない欠陥指示長
さを計測する。

また第６図に示したように、シェルＳの周壁を貫通させ
た孔に挿入された状態で補強板Ｔとともに溶接されるセ
ットインタイブのノズルＮの場合には、探触子Ｐとして
垂直探触子が用いられ、該探触子Ｐから溶接部Ｗに垂直
に超音波Ｕが放射されて上記と同様に探傷が行なわれる
。

なお、円筒形状物１は上記ノズルＮに限られるものでは
なく、超音波探傷を行なう必要がある円筒形のものであ
ればよい。またこの円筒形状物は実質的に円筒と見做す
ことができるものであれば良く、断面形状が多少真円か
らずれている円筒形状物であっても本発明を適用するこ
とができる。

本発明の冶具は、上記探触子Ｐを円筒形状物１の内周の
任意の位置に保持し得るようにしたもので、本発明の超
音波探（ｎ試験用治具２は可動支持具３と該可動支持具
に支持された探触子保持部材４とからなっている。

可動支持具３は、放射状に伸びる３本の脚部５乃至７を
有している。本実施例では、３本の脚部５乃至７が円筒
形状物１の中心から偏心した位置から放射状に伸びるよ
うに設けられていて、脚部５と脚部６との間の角度及び
脚部５と脚部７との間の角度は１３５度に設定され、脚
部６と７との間の角度は９０度に設定されている。これ
らの脚部５乃至７の内、１つの脚部５は、中空管状の第
１の脚部構成部材５０１と該第１の脚部構成部材５０１
内に摺動自在に嵌合された第２の脚部構成部材５０２と
により伸縮自在に構成されている。

第２図に示したように、第２の脚部構成部材５０２には
該構成部材５０２の長手方向に伸びる長孔５０３が設け
られ、第１の脚部構成部材５０１に固定されたビン５０
４が長孔５０３内に嵌合されて該ビン５０４と長孔５０
３との係合に、より第２の脚部構成部材５０２の移動量
（脚部５の伸縮＆）が規制されている。

第１の脚部構成部材５０１内にはバネ受は座５０５が摺
動自在に嵌合され、該バネ受は座５０５と、第２の脚部
構成部材５０２の後端部との間に脚部付勢用バネ（圧縮
バネ）５０６が配設されている。第１の脚部構成部材５
０１の側壁には長孔５０７が設けられていてバネ受は座
５０５を貫通させたネジ棒５０８が該長孔５０７に嵌合
され、ネジ棒５０８と長孔５０７との係合によりバネ受
は座５０５の変位ｍが規制されている。ネジ棒５０８に
は蝶ナツト５０９が螺合され、該蝶ナツト５０９を締め
ることによりバネ受は座５０５を適宜の位置に固定し得
るようになっている。

他の２本の脚部６及び７は上記伸縮自在な脚部５と同一
平面上に位置するように配置されて脚部６及び７の後端
部が脚部５の後端部側面に突合され、脚部５の長手方向
と直角な方向に配置された２本の連結棒８及び９がボル
ト１０により脚部５乃至７に固定されている。連結棒８
及び９は第１図の紙面の裏面側にも配設され、これらの
連結棒により３本の脚部５乃至７が強固に結合されてい
る。

脚部５乃至７の先端には、円筒形状物１の内周面を自由
に転動し得るベアリング１１が取付けられている。各ベ
アリング１１は第３図に示したように、円筒形状物１の
軸綜方向に並べて配置された２個のボールベアリング１
２ａ及び１２ｂからなっていて、これらのボールベアリ
ングは脚部５乃至７の先端にボルト止めされたフレーム
１３に取付１プられたベアリング受け１４ａ及び１４ｂ
に回転自在に支持されている。

上記脚部５乃至７とそれぞれの脚部の先端に取付けられ
たベアリング１１とにより可動支持具３が６４成され、
この可動支持具３は円筒形状物１の内側に配置されてそ
れぞれの脚部の先端のベアリング１１が、円筒形状物１
の内周面に当接される。

各ベアリング１１は脚部付勢用バネ５０６の付勢力によ
り円筒形状物１の内周面に押圧されるため、該脚部付勢
用バネ５０６の付勢力を適宜に設定しておくことにより
、可動支持具３は任意の位置に停止しつる状態で、且つ
円筒形状物１の周方向及び＠線方向の双方に変位自在な
状態で該円筒形状物１の内周に保持される。脚部付勢用
バネ５０６の付勢力の調整は、円筒形状物１の内径の大
きさに応じてバネ受は座５０５の位置を調整することに
より容易に行なうことができる。

上記実施例の可動支持具３は、円筒形状物１の周方向に
対して実質的に３点で支持されるため、該円筒形状物の
周方向に対して安定に支持される。

また可動支持具３の各脚部は円筒形状物の軸線方向に対
して２点で支持されるため、可動支持具３は円筒形状物
１の内部で転倒する虞れ無く安定に支持される。

探触子保持部材４は上記可動支持具３の伸縮自在な脚部
５の後端部側に配置されて、該脚部５を構成する第１の
脚部構成部材５０１に取付けられた支持棒１６の先端に
、接圧バネ１７により円筒形状物１の内周面側に付勢さ
れた状態で支持されている。更に詳細に説明すると、支
持棒１６はその後端部が脚部５を構成する第１の脚部構
成部材５０１の後端部内側に１８動自在に嵌合され、該
支持棒１６の第１の脚部構成部材５０１内に位置１Ｊる
部分に設【プられた長孔（図示Ｕず。）に第１の脚部構
成部材５０１を貫通させたボルト１８がｉひ；合されて
いる。そして該ポル１〜１８に蝶ノット１つが螺合され
、該ナツト１つの締匈により支持（仝１６が第１の脚部
構成部材５０１に固定されている。この支持棒１６の脚
部構成部材５０１からの突出長さは、蝶ナツ１〜１９を
緩めることにより適宜に調整することができる。

探触子保持部材４は、上記支持棒１６の先端に摺動自在
に嵌合された管状部材４０１と、該管状部材４０１の先
端開口部を閉じるように配こされたコの字形の探触子固
定板４０２と、管状部材４０１の３方の側面と固定板４
０２との間にそれぞれ配置されたブラケット４０３とを
備え、各ブラケット４０３がポル１〜４０５により管状
部月４０１と固定板４０２とに結合されている。管状部
材４０１の内部には、支持棒１６の先端と固定板４Ｏ２
との間に介在する接圧バネ１７が嵌合され、該接圧バネ
により探触子保持部材４が常時円筒形状物１の内周面側
に付勢されるようになっている。

また管状部材４０１の側面に長孔４０６が設けられてい
て、支持棒１６に固定されたビン２０がこの長孔４０６
に嵌合され、これら長孔とビンとの係合により探触子保
持部材４の変位置が規制されている。探触子固定板４０
２の相対する１対の起立壁部４０２ａ、４０２ｂの一部
４０２ａ＠ａ通させて設けられたネジ孔に探触子締付は
ボルト４０７が螺合されている。探触子Ｐはその１つの
側面を起立壁部４０２ｂに当接させた状態で配置され、
該探触子Ｐの他の側面に当て板４０８及びクッション材
４０９を介して探触子締付はボルト４ｏ７の先端が当て
かわれる。この状態でボルト４０７が締付けられ、探触
子Ｐｔまボルト４０７と固定板４０２の起立壁部４０２
ｂとの間に挟持された状態で保持される。このように探
触子Ｐを保持した状態で、探触子Ｐの中心軸線を脚部５
の中−心軸線に略一致させることができるように固定板
４Ｏ２の起立壁部４０２ｂの位置が設定されている。

なお上記脚部付勢用バネ５０６の付勢力は；Ｃ圧バネ１
７の付勢力より充分大きく設定され、接圧バネの付勢力
により脚部６及び７の先端のベアリング１１が円筒形状
物の内周面から浮上ることが無いように配置されている
。

上記の治具を用いて超音波探傷を行なうに当たっては、
先ず円筒形状ｖＡ１の内径に応じてバネ受は座５０５の
位置を調整し、脚部付勢用バネ５０６の付勢力を適値に
調整する。また支持（仝１６の突出長さを調整して接圧
バネ１７の付勢力を調整する。しかる後、探触子Ｐを保
持した超音波探＋Ｓ２試験用冶具２を円筒形状物１の内
側に挿入し、第１図に示したように可動支持具３の脚部
５乃〒７の先端のベアリング１１を円筒形状物１の内周
面に当接させると共に探触子Ｐを円筒形状物１の内周面
に当接ざＵる。この時探触子Ｐは接圧バネ１７の付勢力
により常に一定の圧力で円筒形状物１の内周面に当接す
る。また可動支持具３は円筒形状物１の周方向及びｌ１
ｌＩｌ線方向のいずれにも変（ｌ白在な状態で且つ任意
の位置に停止し得る状態で円筒形状ＩＪＩ１１の内周に
保持されているので、この可動支持具を手で持って動か
すことにより探触子Ｐを円筒形状物１の内周面の任意の
位置に移動させてその位置で停止させることができる。

上記のように探触子Ｐを保持した治具２を円筒形状ｖｌ
Ｊ１の内周に配置した後、探触子Ｐを図示しない超音波
探（ａ器の送信部及び受信部に接続し、探触子Ｐを円筒
形状物１の最初に検査すべき箇所に当てて該探触子Ｐが
ら円筒形状物１内に超音波を放射する。この超音波の反
射エコーをディスプレー装置によりｒｉＡ測し、欠陥箇
所と判断された場合には、欠陥の位置及び欠陥の大ぎさ
等を測定するためにエコー高さ及びビーム路程を読み取
る。

その状態で円筒形状物１の内周面にスケールを当てて探
触子Ｐの位置及び欠陥指示長さの計測を行ない、記録す
る。次に可動支持具３を手で操作して探触子Ｐの位置を
次の検査位置までずらし、同じ作業を繰返す。これらの
作業を行なっている間、探触子Ｐは可動支持具３により
所定の箇所に保持された状態にあるので、作業者は探触
子Ｐを保）、Ｉしている必要が無い。従って作業者は探
触子Ｐによる円筒形状物１の内周面の走査と、ディスプ
レー装置の調節及びＩ察と、欠陥箇所の計測とを全て行
なうことができ、１人の作業者が全ての作業を行なうこ
とができる。また探触子Ｐは接圧バネにより常に一定の
圧力で円筒形状物１の内周面に押圧された状態にあるの
で、反射エコーの再現性及び安定性を向上させることが
できる。

上記の構造で、実際に内径が２５０ｍ乃至３２０Ｍの円
筒形状物に対して適用できる超音波探傷試験用冶具を試
作して実験を行なった屑、反！８エコーの再現性及び安
定性が極めて良好であるために、欠陥の評価を短時間で
行えることが明らかになった。また作業性が良く、欠陥
位フの計測の際に作業者が両手を使うことができるため
、欠陥箇所の計測を高精度で行えることが明らかになっ
た。

上記の実施例において、脚部６及び７を脚部５と同様に
伸縮自在にも′４成してこれらの脚部６及び７内に脚部
付勢用バネを設け、両脚部６及び７の先端のベアリング
１１をバネの付勢力により円筒形状物１の内周に所定の
圧力で押圧する構造にづ。

ることもできる。

第７図は本発明の第２の実施例を示したもので、この実
施例では、脚部６及び７がそれぞれ中空管状の第１の脚
部構成部材６０１及び７０１と該第１の脚部構成部材に
摺動自在に嵌合された第２の脚部構成部材６０２及び７
０２とにより伸縮自在に構成されている。脚部５の後端
部に溶接等により支持板３０が固定され、該支持板３Ｑ
に第１の脚部構成部材６０１及び７０１の後端部がビン
３１及び３２により枢支されている。脚部６及び７の第
１の脚部構成部材６０１及び７０１にはそれぞれ長孔６
０３及び７０３が設けられていて、第２の脚部構成部材
６０２及び７０２を貫通させたボルト６０８及び７０８
が長孔６０３及び７０３にそれぞれ１■合され、これに
より第２の脚部構成部材６０２及び７０２の１習動範囲
が規制されている。ボルト６０８及び７０８にはそれぞ
れ蝶す一ット６０９及び７０９が螺合され、これらの蝶
ナツトを締めることにより脚部６及び７の第２のＩＩＩ
ＪＩ部椙成部材６０２及び７０２の突出１％　（脚部６
及び７の長さ）を調整し背るＪ二うになっている。まＩ
こ脚部５の後端部に略Ｕ字形の板３３が溶接等により固
定され、該板３３にはビン３１及び３２の位置を円弧の
中心とする円弧状のガイド孔３４及び３５が設けられて
いる。これらのガイド孔３４及び３５にそれぞれ脚部６
及び７の脚部構成部材６０１及び７０１に固定されたポ
ルｈ　６１０及び７１０が嵌合され、これにより脚部６
及び７の回動範囲が規υ１されている。ポル１〜６１０
及び７１０にはそれぞれ蝶ナツト６１１及び７１１が螺
合され、これらの蝶ナツ１〜を締めることにより脚部６
及び７を任意の角度位置に固定できるようになっている
。その他の点は第１図に示した実施例と同様に構成され
ている。

第７図のように脚部６及び７を伸縮可能且つ回動可能に
構成しておくと、円筒形状物の内径に応じて脚部６及び
７の長さと傾きとを調整することにより各ベアリング１
１を円筒形状物の内周に正しく当接させるように調整す
ることができるので、第１図に示した例より更に広範囲
の内径の円筒形状物に対して適用し得るようになる。

第７図に示した例において脚部６及び７の第１及び第２
の脚部構成部材間にそれぞれ脚部付勢用バネを介在させ
て、脚部６及び７の先端のベアリング１１を円筒形状物
１の内周面に一定の圧力で押圧する構造とすることもで
きる。

第８図は本発明の第３の実施例を示したもので、この実
施例では、脚部６及び７が脚部５と同様に伸縮自在に構
成されている。即ち、脚部６及び７ば、それぞれ第１の
脚部構成部材６０１及び７０１と、両力１の脚部構成部
材に摺動自在に嵌合された第２の脚部構成部材６０２及
び７０２と、第１の脚部構成部材６０１及び７０１を貫
通させて設けられて第２の脚部構成部材６０２及び７０
２に設けられた長孔に嵌合された摺動範囲規制用のビン
６０４及び７０４と、第１の脚部構成部材６０１及び７
０１内に摺動自在にｌ■合されたバネ受は座６０５及び
７０５と、脚部付勢用バネ６０６及び７０６と、第１の
脚部構成部材６０１及び７０１に設【プられた長孔に嵌
合するボルト６０８及び７０８と、これらのボルトに螺
合する蝶ナツ１−６０９及び７０９とにより構成され、
第２の脚部構成部材６０２及び７０２の先端に取付けら
れたベアリング１１が常時脚部付勢用バネ６０６及び７
０６の付勢力により円筒形状物１の内周面に押圧されて
いる。脚部５乃至７の第１の脚部４ｉ４成部材５０１，
６０１及び７０１は互いに１２０度の角度間隔をもって
放射状に配置され、脚部構成部材５０１の略中間部に脚
部構成部材６０１及び７０１の後端部が溶接されている
。

探触子保持部材４を支持する支持棒１６は脚部５の第１
の脚部構成部材５０１の後端部側から該脚部構成部材５
０１の内部に挿入され、支持棒１６を貫通させたボルト
１８が脚部構成部材５０１の後端部側面に設けられた長
孔５１０に１矢合されている。ボルト１８には蝶ナツト
１９が螺合され、該蝶ナツトを締めることにより支持８
１６の突出長さを調整し得るようになっている。

第８図に示した冶具を用いて超音波像（＝を行なう場合
には、脚部付勢用バネ５０６，６０６及び７０６の付勢
力を等しくするように調整して脚部５乃至７の交点を円
筒形状物１の中心に略一致させた状態にする。また脚部
付勢用バネ５０６．６０６及び７０６の付勢力を接圧バ
ネ１７の付勢力より充分大ぎくして接圧バネ１７の付勢
力により可動支持具３の各ベアリングが浮上がることが
無いようにしておく。

〔発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、先端にベアリングが取
付けられた３本の脚部を備えた可動支持具に探触子保持
部材を取付け、該可動支持具の少なくとも１本の脚部を
伸縮自在と駿で脚部付勢用バネにより付勢して、該可動
支持具を円筒形状物の内周に変位自在且つ任意の位置に
停止可能に支持し得るようにしたので、探触子を円筒形
状物の任意の位置に人手を要すること無く保持すること
ができる。従って１人の作業者で探触子による円筒形状
物の内面の走査、欠陥の位置及び欠陥の大きざの計測と
、超音波探触器の調整及び反射エコーの観察とを全て行
なうことができ、作業人員の数を減らすことができる。

また探触子が接圧バネにより一定の圧力で付勢された状
態で円筒形状物の内面に抑圧保持されるので、探触子を
常に安定に保持することができ、反射エコーの再現性及
び安定性を向上させて欠陥の評価を短時間で行なわせる
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示した正面図、第２図
は第１図の要部をへ方向から見て拡大して示した要部拡
大図、第３図は第１図のｌ１ｌ−ＩＩＩ線断面図、第４
図は第１図の要部を８方向から見て拡大して示した要部
拡大図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明の治具を適
用しく９６円筒形状物の異なる例を示した断面図、第７
図及び第８図はそれぞれ本発明の第２及び第３の実施例
を示した正面図である。 １・・・円筒形状物、２・・・超音波探傷試験用治具、
３・・・可動支持具、４・・・探触子保持部材、５〜７
・・・脚部、５０６，６０６，７０６・・・脚部付勢用
バネ、１１・・・ベアリング、１７・・・接圧バネ、Ｐ
・・・探触子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射状に伸びる３本の脚部と各脚部の先端に取付けられ
   たベアリングとを有して該３本の脚部の先端のベアリン
   グが超音波探傷をすべき円筒形状物の内周面に当接され
   た状態で該円筒形状物の内周に支持される可動支持具と
   、超音波探触子を保持し得るように構成されて前記円筒
   形状物の内周面側に接圧バネで付勢された状態で前記可
   動支持具に支持された探触子保持部材とを具備してなり
   、前記可動支持具の３本の脚部の内少なくとも１本の脚
   部は伸縮可能に構成されて常時その長さが伸びる方向に
   脚部付勢用バネで付勢されていることを特徴とする円筒
   形状物の内面超音波探傷試験用治具。