JPS62124458A

JPS62124458A - 超音波探傷装置

Info

Publication number: JPS62124458A
Application number: JP60265392A
Authority: JP
Inventors: Koji Mizuguchi; 水口　宏司
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1987-06-05
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0731166B2

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】〔発明の技術分野）本発明は原子力発電プラント内の配管等の探傷検査に使
用される超音波探傷装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、原子力発電プラン１−においては供用期間中検
査が定期的に実施されている。そして、この供用期間中
の検査において万一欠陥が発見された場合には、速やか
に欠陥部を除去、補修して原子力発電プラントの叶全性
、安全性を確保し、原子炉運転中の不慮の事故を未然に
防止ぜんどしている。この供用期間中検査項目の中には
機器、配管等の溶接部の探傷検査が含まれる。

ところで、探（算検査の方法としては肉眼による方法、
Ｘ線透過による方法または超音波ににる方法等種々の方
法が考えられる。しかし、肉眼による方法では内部の欠
陥を発見できないという欠点がある。また、Ｘ線透過に
よる方法ではＸ線発生装置ｌ不必要となるが、このＸ線
発生装置は比較的大型であるためプラント内の狭い空間
で使用するに適さないばかりか、原子力発電プラント内
の機器、配管笠は放射化されているためＸ線検出に困難
を伴う。そこで、原子力発電プラントにおいては前述の
ような欠点のない超音波による方法が採用されている。

この超音波による方法は原子力発電プラントの配管等に
使用されている材料が主に対超音波伝搬性に優れる炭素
鋼である点からも好適であると言える。

第１１図および第１２図は原子力発電プラントの配管の
溶接部等の探傷検査に使用されている従来のＪＢ音波探
＋ｍ　ＨＥを示している。第１２図に示すように、この
超音波探信装置は超音波トランスジューサ１を備えてい
る。この超音波トランスジユーザ１における超音波送信
、受信の原理を説明する。

第１３図は超音波送信部を示すしのであり、ケース２内
には圧電素子３が配設されている。今、ここで圧電素子
３とケース２の底板４との間に高周波電源５より電圧を
印加するとすれば、圧電素子３は機械的に変形、振動す
る。そして、この変形、振動はケース２の底板４を通じ
て被検体６内に超音波として伝達される。この場合、ケ
ース２の底板４は被検体６に当接して置かな【プればな
らない。また、第１４図は超音波受信部を示すものであ
り、超音波送信部と同様に、ケース７内には圧電素子８
が配設されている。今、ここで被検体６から超音波が戻
ってくる場合を考えれば、この超音波によって圧電素子
８が機械的に変形、１辰動する。そして、この圧電素子
８の変形、振動ににって電圧（■ｏｌｔ）が発生する。

この場合にも、ケース７の底板９は被検体６に当接して
置かれなければならない。なお、超音波送信部および超
音波受信部においてケース２，７の底板４，９を肢検体
６に当接しておいてもなお隙間が存在する場合には、こ
の隙間に水、グリースまたは油などの音響伝達材を注入
する必要がある。

また、超音波探信装置は第１１図、第１２図に示すＪ：
うに、配管１０と同心状に配置される回転リング１１を
備えている。この回転リング１１は継手１２を介して配
管１０に固定される外側リング１１ａと、この外側リン
グ１１ａの内側に回転自在に取り付けられた内側リング
１１ｂとから構成されている。外側リング１１ａには継
手１２部分に内側リングｌｌｂを回転駆動させる駆動装
置１３（第１１図）が設りられている。一方、内側リン
グ１１ｂに【よ配管１０の外周面上を転動する車輪１４
．１４の付設されたホルダ１５が設けられている。そし
て、このホルダ１５には前記超音波トランスジューサ１
が付設されている。

ざらに、ホルダ１５には第１１図に示すように給水ホー
ス１６、走行用グープル１７および超音波トランスジュ
ーサ信号用ケーブル１８の−９１：が接続されている。

そして、この給水ボース１６、走行用ケーブル１７およ
び超音波トランスジューサ信号用ケーブル１８の他端は
別の部屋に設置される給水装置１つ、走行−制御装置２
０および超音波送受信信号処理装置２１にそれぞれ接続
されている。

なお、第１１図において符号２２は超音波トランスジュ
ーサ１を配管１０の軸方向に移動させるための機構を表
わしている。

続いて、作業の概略を説明する。

原子力発電プラントの配管１０は保温材で被覆されてい
るので、検査対象範囲にある保温材を除去する。次いで
、検査対像範囲の表面仕上げの様子を確認し、その検査
対象範囲に錆止め用塗料が塗布されていたり、表面が錆
ついていたりまたは表面の凹凸が著しい場合にｔよ検査
対象範囲のｒｔＩＩ磨を行う。次いで、超音波トランス
ジューサノ１を支持する回転リング１１を継手１２を介
して配管１０にセットする。このとき、超音波トランス
ジユーザ１が配管１０の表面に当接されるようにする。

次いで、走行制御装置２０および超音波送受信信号処理
装置２１を結線すると共に、超音波トランスジューサ１
と配管１０との隙間へ水を供給する給水ボース１６を施
設する。次いで、遠隔自動操作にて超音波トランスジュ
ーサ１と配管１０との隙間へ水を供給しながら、駆動装
置１３により内側リング１１ｂを回転させる。この内側
リング１１ｂの回転によりホルダ１５に取り付けられて
いる超音波トランスジューサ１が配管１０の外周上を走
行して連続的に探傷検査が行われる。

なお、回転リング１１が配管１０にセットできない場合
には作業者が直接超音波トランスジューサ１を走行させ
る。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、このような超音波探傷装置には次のよう
な難点がある。

すなわち、探傷検査の準備作業において検査対象範囲の
表面仕上げの様子を確認し、その検査対象範囲に錆止め
用塗料が塗布されていたり、表面が錆ついていたりまた
は表面の凹凸が著しい場合には前述のように検査対象範
囲の研磨を行い、超音波トランスジューサ１が配管１０
の表面に清らかに当接されるようにしなければならない
。しかし、この作業には長時間装するので、原了力発′
市プラント内の１／１．射線の被曝を受ける危険性があ
る。

かかる事情は回転リング１１が配管１０にセットできず
、作業者が直接超音波トランスジューサ１を取り扱う場
合も同様である。

また、前述のように接触型の超音波トランスジュー（す
１を用いるものにおいては、超音波トランスジューサ１
と配管１０の表面との間に隙間が存在する場合には、そ
の隙間に前）！のように音響伝達材を注入する必要があ
る。しかし、このｇ　ＩＪＩ伝達材を用いた場合、探傷
検査後に綺麗に拭きとる必要があると共に、この音響伝
達材は床面に垂れ易いのでその対策が必要となる。

さらに、接触型の超音波トランスジューυ１を用いるも
のにおいては、超音波トランスジューサ１を配管１０の
表面に密着させて走行させな（プればならず、また超音
波トランスジューサ１と配管１０の表面との間の隙間に
音響伝達材を供給しなければならないので、勢い超音波
探傷装置はｙ１雑とならざるを得ない。

〔発明の目的〕

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、検
査対象範囲の研磨、音響伝達材の注入が不要であり、検
査部分全体を自動的かつ確実に探傷することができ、し
かも構造が簡素で、作業の迅速化を図ることのできる超
音波探傷装置を提供づるとこを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、被検体に吸着して走行する自走式走行車と、
被検体と一定間隔を置りＪ：うにして前記走行車に搭載
される非接触型の超音波トランスジユーリ−と、この超
音波トランスジューサの超音波送受信信号を処理する超
音波送受信信号処理装置と、前記走行車を検査部分に沿
って誘導する走行誘導機構とを有するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明に係る超音波探傷装置の実
施例を示している。この第１図および第２図において符
号２２は自走式の走行車を示しており、この走行車２２
には非接触型の超音波トランスジューサ２３が搭載され
ている。この超音波トランスジュー号す２３における超
音波送信、受信の原理を説明する。

第３図は超音波送信部を示すものであり、被検体２４の
上方に磁石２５が設置され、一方被検体２４ど磁石２５
との間に高周波電流コイル２６が設置されている。今、
ここで高周波電流コイル２６に高周波電源２７を用いて
高周波電流を流した場合を考えれば、この高周波電流コ
イル２６による磁場が生じ、この磁場によって被検体２
４内に渦電流２８が生じる。そして、この渦電流２８が
生じると、渦電流２８と磁石２５による磁場２つとの積
に比例した力が被検体２４内に生じ、この力によって被
検体２４の内部に変位を生じてこれが超音波となる。ま
た、第４図は超音波受信部を示すものであり、被検体２
４の上方に磁石３０が設置され、一方゛被検体２４と磁
石３０との間に高周波電流コイル３１が設置されている
。今、ここで被検体２４の内部に超音波による変位が生
じている場合を考えれば、磁石３０による磁場３２の作
用により、磁場３２と変位に比例する起電力が発生する
。そして、この起電力により被検体２４の電気電導度に
応じた渦電流３３が生じる。

そして、この渦電流３３が生じると磁場が形成され、こ
の磁場により高周波電流コイル３１に電流が流れる。

この超音波トランスジューサ２３に用いられる磁石２５
．３０は永久磁石、電磁石のいずれであっても良い。第
５図および第６図にはこのうち電磁石を用いた超音波ト
ランスジューサ２３が示されている。この第５図および
第６図において符号３４．３５．３６は磁気ヨーク、励
磁コイル、高周波電流コイルをそれぞれ表している。

また、第１図において符号３７．３８は走行車２２の車
輪を表わしている。この車輪３７．３８は磁石材等から
形成され、走行車２２を配管１０に吸着させるようにな
されている。また、車輪３７．３８間の中心距離は配管
１０の径に応じて適宜選択されており、これにより配管
１０の表面と超音波１〜ランスジユーサ２３との間隔が
一定となるようなされている。さらにまた、走行車２２
には車輪３７．３８を回転駆動させるための駆動装置（
モータ）３９．４０が搭載されている。

さらに、検査室とは別の部屋には、第７図に示すように
、走行車２２の走行制御を行うための走行制御装置４１
と、超音波トランスジューサ２３の超音波送受信信号を
処理する超音波送受信信号処理装置４２が設置されてい
る。

なお、第７図において符号４３は駆動装置用および超音
波トランスジューサ２３の超音波送受信用ケーブルを表
わしている。

本発明では更に第８図から第１０図に示すようにして、
走行車２２を溶接線４４に沿って確実に誘導する走行誘
導機構を設けている。

第８図および第９図は、溶接線部の詳細を示すもので、
溶接を行なう配管１０は、溶接リング４４ａを介して接
合される。ここで完全に接合できるように配管１０と溶
接リング４４ａは相互に直交するように配置され、その
接合面は研磨されてＪ３す、その後溶接部４４ｂが肉盛
りされる。

超音波探傷は、溶接部４４ｂの全体を残りなく行なわね
ばならない。それには、走行車２２が完全に溶接線４４
の上を、トレースせねばならない。

走行車２２に、ガタがある場合や、垂直状の配管１０を
探傷する場合には、走行車２２を単純に走行させただ（
）では、溶接線４４上を確実に走行するのは困難になる
。つまり、走行車２２が完全に直進する性能を持ってい
るとしても、走行車２２を配管１０にセラ１へする時点
で、確実に走行車２２を溶接線４４上に設置できるとは
限らない。

このため、もし、溶接線４４上に向きがややずれて、走
行車２２が設置されて走行すると、走行距離が長くなる
に従って走行車２２が溶接線４４がら岨れてしまう。

これを防止するために走行車２２を案内する必要がある
が、従来においては溶接線４４に沿って走行車２２の位
置を検出して溶接線４４上を走行するように案内づ゛る
ための光反射テープや、超音波発振器や、レーザー光源
等を配管１０に設けることが一般例である。

しかし、この場合テープを配管１０に巻回して取付けた
り、レーザ光源を取付ける作業が必要となる。また、走
行車２２の走行性能がこれらのテープ等に著しく左右さ
れるので、精度よく取付けることも必要となる。

ところが、実際の配管１０は外径が１ＴｒＬ近くもあり
、人が行なうにはかなりの時間を要し、これによって作
業時の被曝量も増大する。

そのため本発明においては配管１０に案内礪能を設ける
ことなく、溶接！！１１４４に沿って走行車２２を正確
に走行させるため、第１０図（ａ）〜（ｄ）に示す走行
誘導機構を設けている。

本実施例の走行誘導機構は、走行車２２の４個の車輪３
７．３８の近くに配管１０との間隔を測定する検出器４
５をそれぞれ設（づて形成されている。本実施例におい
ては、走行車２２の走行中に各検出器４５．４５によっ
て、配管１０と走行車２２との間隔を検出して、走行車
２２が、溶接線４４上を正確に走行しているか否かを判
定して、走行を誘導するものである。

続いて、実施例の作用を説明する。

先ず、超音波トランスジューサ２３等を搭載する走行車
２２を配管１０上にセットする。この場合の走行車２２
のセットは、走行車２２を車輪３７．３８を介して配管
１０に吸着させることによってなされる。また、走行車
２２のセットの向きは例えば配管１０の外周全体に亘っ
て存在する溶Ｉａ線４４の−Ｆを走行中２２が走行でき
る向きである。

次いで、駆動装置３９，４０を作動させ走行車２２を走
行させる。その間、走行車２２の走行を走行制御装置４
１によって制御する。また、その間、超音波トランスジ
ューサ２３によって探傷検査を連続的に行う。そして、
このように走行車２２が配管１０に直交するようにして
直進走行している場合は、第１０図（ａ）および（Ｃ）
に示すように、前輪３７の近傍の２個の検出器４５がそ
れぞれ測定した配管１０との間隔は互いに等しく、また
、後輪３８の近傍の２個の検出器４５がそれぞれ測定し
た配管１０との間隔も互いに等しくなる。もし、配管１
０に対して走行車２２が角０だけ斜めに走行すると、第
１０図（ｂ）および（ｄ）に示すように前輪３７の近く
の２個の検出器４５がそれぞれ測定した間隔は△ｐだけ
異なり、後輪３８部分についても同様となる。この前後
における左右２個の検出器４５の測定間隔の相違長は、
走行車２２の溶接線４４に対する斜行の程度に依存して
いる。そして、本実施例においては４個の検出器から送
られて来る信号を処理し、各車輪３７．３８の回転速度
にフィードバックすることにより配管２２に対して直交
している溶接線４４に沿って走行車２２を正確に直進さ
せつつ超音波探傷を行なう。なお、走行車２２は配管１
０の下側に位置する場合もあるが、走行車２２は車輪３
７．３８によって配管１０に吸着されているので落下す
ることはない。

この実施例の超音波探（セ装置によれば次の効果を１与
ることができる。

即ち、非接触で探信検査が行えるので、例えば検査対象
範囲に錆止め用塗料が塗布されている等の場合でも、配
管１０の研磨は不要となる。したがって準備作業に要す
る時間が著しく短縮化され、被曝の低減を図ることがで
きる。

また、超音波トランスジユーザ２３と配管１゜との間に
音響伝達材を注入する必要がないので、ｔ）音伝達材を
使用した場合の不都合を解消することができる。

さらに、超音波トランスジュー１ノ２３を検査対争面に
密着させる必要がないので、超音波探傷装置の簡略化、
コストダウンを図ることができる。

また、走行車２２の車輪３７．３８は磁石材等から形成
され、走行車２２はこの車輪３７．３８を介して配管１
０に吸着されるので、そのセラ１〜が容易であり、さら
に配管１０の下側の探傷検査を行う場合に落下すること
はない。

更には、配管１０に何ら走行ガイド用の設備を施すこと
なく走行車２２を溶接線４４上を正確に直進させてすべ
ての溶接部４４ｂのＨ！１ｇ波深傷を行なうことができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、被検体に吸着して走行す
る自走式走行車と、被検体と一定間隔を置くようにして
前記走行車に搭載される非接触型の超音波トランスジュ
ーサと、この超音波トランスジューサの超音波送受信信
号を処理する超音波送受信信舅処理装置と、前記走行４
１を検出部分に沿って誘導する走行誘導機構とを有する
ので、検出部分全体を自動的かつ確実に探傷することが
でき、また、作業性の向上、装置自体の簡略化を図るこ
とができる。この結果、作業中の被曝の軽減、コストの
低減を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波探傷装置の実施例に４３け
る走行車の側面図、第２図は第１図の走行車の平面図、
第３図および第４図は第１図の超音波探傷装置における
超音波トランスジュー１ノの超音波送受信の原理を示ず
図、第５図および第６図は第１図の超音波深山装置の超
音波トランスジューサの概略図、第７図は第１図の超音
波深山装置の全体図、第８図は溶接線部を示す拡大図、
第９図は第８図のＩＸ−■線に沿った拡大断面図、第１
０図（ａ）（ｂ）はそれぞれ走行車が配管に対して直交
直進おにび斜行している状態を示す側面図、第１０図（
ｃ）（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）（ｂ）の羽根矢視拡大
図、第１１図は従来の超音波探（セ装置の全体図、第１
２図は第１１図の超音波線ｉ！２装置の部分図、第１３
図および第１４図は第１１図の超音波探（篇装置におけ
る超音波トランスジューサの超音波送受信の原理を示す
図である。１．２３・・・超音波トランスジューサ、６．２４・・
・被検体、１０・・・配管（被検体）、２２・・・走行
車、３７．３８・・・車輪、３９．４０・・・駆動装置
、４１・・・走行制御装置、４２・・・超音波送受信信
号処理装置、４４・・・溶接線、４５・・・検出器。＄１目第２囚第３図蔓４図第５目＄６閥第９図（ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第１０目第１１＠

Claims

【特許請求の範囲】１、被検体に吸着して走行する自走式走行車と、被検体
と一定間隔を置くようにして前記走行車に搭載される非
接触型の超音波トランスジューサと、この超音波トラン
スジューサの超音波送受信信号を処理する超音波送受信
信号処理装置と、前記走行車を検査部分に沿って誘導す
る走行誘導機構とを有することを特徴とする超音波探傷
装置。２、走行車の車輪は磁石材等からなり、前記走行車は前
記車輪を介して被検体に吸着できるようになされている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波探
傷装置。３、超音波トランスジューサの超音波送受信部は被検体
と一定間隔を置いて配設される磁石と、被検体と前記磁
石との間に配設される高周波電流コイルとを含んで構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の超音波探傷装置。４、走行誘導機構は、走行車の車輪の附近に走行車底部
と被検体である配管との間隔を検出する検出器をそれぞ
れ設けて形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の超音波探傷装置。