JPS6367137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子力発電所の圧力容器胴体部等の
溶接部を検査する超音波探傷装置に関するもので
ある。

原子力発電所の圧力容器の概略構成は、第１図
に示すように、胴体部１と、胴体部１に下部で溶
接された下鏡部３及びスカート９及び上部で溶接
されたフランジ８と、フランジ８に結合されるフ
ランジ７に溶接された上鏡部２とから形成されて
いる。また、胴体部１は半円状のブロツクから組
み立てられているため、これらの接合部は溶接さ
れている。この結果、周溶接線１１が高さ方向に
複数本形成されており、さらに、縦溶接線１０も
各シーム毎の軸対象にあるとともに各シーム毎に
異なつた位置に形成されている。

原子力発電所が建設された場合の圧力容器の周
囲は、第１図のように円筒状の保温壁とガンマシ
ールド壁が取り付けられている。被検体の圧力容
器の胴体部１の外側には保温材５があり、その外
側にはガンマシールド６が設けられている。胴体
部１の外面と保温材５の内面との間は約200mmの
隙間である。このように狭い空間であり、また、
放射線のため作業員が近接して溶接部分を検査す
ることは不可能であり、従つて、遠隔位置から自
動検査のできる装置の必要性が大きい。このよう
な状況のもとで、現在はプラント建設時に予め軌
道を設置しておき、比較的作業空間があり、か
つ、放射線の低い胴体部１の下部及び上部の開口
部１２，１３から作業員が近づき、その軌道に探
触子を走査するための駆動装置を取に付け、ケー
ブルを介して遠隔位置から走行制御を行つてい
た。

これを第２図により説明する。予め、縦溶接線
１０近くに設置された軌道１７に、超音波ビーム
を送受信する探触子１５を装備した駆動装置１６
を取り付け、軌道１７に沿つて駆動装置１６を動
かすとともに探触子１５を軌道１７と直交した方
向に移動させて検査を行つていた。尚、１８はケ
ーブルである。しかし、この方式の欠点として
は、プラント建設時に軌道１７を設置しなければ
ならないため、軌道１７を設置してない既設のプ
ラントに適用することができないこと、及び周溶
接線１１について検査することができない点であ
る。これに対して、複数のマグネツトローラを駆
動装置に装備し、これによつて胴体部に密着して
走行する無軌道方式で探触子を走査させる駆動装
置も知られているが、ローラであるため胴体部と
の接触が線接触になり、大きな保持力が得られな
い欠点がある。このため、必然的にローラの数を
多くするとか、ローラの径を大きくしなければな
らないが、これによつて駆動装置の大きさ、重量
の点で大きな問題となつていた。

この他に、従来用いられていた駆動装置の欠点
は、駆動装置の位置をモータの回転数あるいは走
行距離を積算する相対的な方式で算出しているた
め、位置検出用のセンサ及びそのためのケーブル
が必要なことならびにセンサは走行距離が20〜30
ｍと長くなるため大形になり、ケーブル長さも長
くなることである。また、積算方式であるため、
移動距離が大きくなるに従つて位置検出誤差も大
きくなること等である。

音を利用して位置情報を得るための手段を有す
る装置もあるが、プラントの点検中に本検査も実
施されるので、他の作業からの音との判別が困難
である。特に距離が長くなるとこの傾向は大きく
なる。周波数をうまく選択する手段も考えられる
が、これらを弁別のためには高度の周波数分析装
置が必要であり、大型化、経済性等の点から実用
上問題がある。

本発明は、上記の状況に鑑みなされたものであ
り、容器壁面に吸着して無軌道で移動し、少なく
とも二次元に探触子を走査できるるとともに、そ
の探傷装置の位置情報を正確に検出できる超音波
探傷装置を提供することを目的とするものであ
る。

本発明の超音波探傷装置は、被検体面との接触
部分が平面上に形成されたマグネツトを複数個連
結して構成したクローラを該クローラの駆動装置
本体の両側に設けてなる走行部材と、該走行部材
に設けられ、該走行部材の移動方向に対し横方向
に走行可能に探触子を保持する手段と、走行部材
の移動量を検出する手段であつて、走行部材の移
動量に応じた駆動装置のモータの回転数を検出す
る手段からの信号と、走行部材に非接触で走行部
材の移動量を検出する手段からの信号とにより走
行部材の移動量を検出する移動量検出手段とから
構成したものである。

以下本発明の超音波探傷装置の一実施例を従来
と同部品は同符号で示し同部分の説明は省略し第
３図により説明する。第３図は胴体部１の縦溶接
接線１０に走行部材２１を走らせる場合を示して
いる。走行部材２１は、胴体部１の表面に密着し
て走行できるように複数個のマグネツトにより閉
ループが形成されてなるクローラ３５，３５が駆
動装置１６の両側に取り付けられ形成されてい
る。そして、クローラ３５は、マグネツトが胴体
部１表面と接する接触部分を平面状に形成されて
走行部材２１の保持力が高められるようになつて
いる。クローラ３５は、モータ（図示せず）から
駆動ローラ５０，５１を介して回転駆動されるよ
うになつており、通常は、両側のクローラ３５，
３５を同速度で動作させることによつて走行部材
２１を前進、後進させて縦溶接線１０に沿つた検
査を行うことができるようになつている。

周溶接線１１に沿つた検査をする場合は、一方
のクローラ３５だけを回転駆動し、他方のクロー
ラ３５の駆動軸（図示せず）をクラツチによつて
モータからの回転を切り離し停止させれば走行部
材２１の進行方向を変えることができ、周溶接線
１１に沿つて走行部材２１を走行させることがで
きる。走行部材２１を左右両方向に移動させる必
要があるため、両側のクローラ３５のそれぞれの
駆動軸にクラツチが設けられている。

溶接線と直交した方向の走査は、駆動装置１６
からのアーム３３によつて保持されたアーム２９
内に探触子１５を移動させて行う。この動作原理
は、探触子１５近くに設けられねじ３７に嵌合さ
れたナツト（図示せず）を、モータにより回転さ
せることによつて移動させることができる。この
移動量は、ナツトの回転数をギヤを介してポテン
シヨメータ（図示せず）に伝え、電気信号として
ケーブル３１，３６を経由して制御装置（図示せ
ず）に送られるようになつている。また、走行部
材２１の移動量は、モータの回転数をロータリエ
ンコーダ（図示せず）によつてパルスの電気信号
に変換し、位置情報としてケーブル３１，３６を
介し制御装置に送られるようになつている。しか
し、モータの回転数と移動量は進行方向を変える
場合のように必ずしも一致しないことがある。

そこでこのような相対的な検出手段の他に、走
行部材２１の駆動装置１６に発光器２４を取り付
け、この発光器２４を一定回転速度で回転させ、
この光を胴体部１下部に一定間隔で設置した２個
の受光器２６，３８で受光させている。このた
め、走行部材２１の位置に応じて受光器２６が受
光してから３８が受光する時間が変化する。この
時間差から走行部材２１までの距離を絶対的な値
として算出することができる。この絶対的な位置
情報によつて、先の相対的な位置情報を修正する
ことができる。

このように縦溶接線１０の検査の場合は、受光
器２６，３８を取り付けた走行体４４，４５を一
定位置に固定しておく。周溶接線１１の検査の場
合は、胴体部１の曲率のため駆動装置１６、即
ち、走行部材２１を周方向に大きく移動させると
光を利用した位置情報が得られなくなる。モータ
の回転数からの相対的な位置情報は得られるが、
走行距離が大きくなると累積誤差も大きくなる可
能性がある。尚、３２は巻取器である。

このため、第４図のように走行部材２１の動き
に同期して、アーム４２によつて一定間隔に保持
された走行体４４，４５が軌道４１に沿つて移動
させる。走行体４５には軌道４１のラツク４３と
噛み合つて走行するモータ駆動のピニオン（図示
せず）が内蔵され、ケーブル３６を介し走行部材
２１とともにその動きが制御装置によつて制御さ
れるようになつている。胴体部１にはノズル４０
のように光を遮ぎるものが散在する。この場合
は、光を利用できない間だけ相対的な検出手段を
利用し、光が得られた時点で修正する。

このように本実施例の超音波探傷装置は構成さ
れているので、マグネツトで構成されるクローラ
により胴体部表面へ密着させた状態で三次元的に
走行させることができるため、予め軌道を設置す
る必要がなく、従つて、既設プラントに自由に適
用できる。そして、軌道を用いないで自由な方向
に走行させることができるため、最短距離の走行
が選択でき、かつ、ケーブルの長さを最小限にで
きる。また、クローラに用いられているマグネツ
トはそれぞれ面を平面にすることにより、その保
持力が大きく、胴体に接したマグネツトの総和に
より極めて大きな保持力が得られる。しかも、そ
のマグネツトを順次胴体表面から離す場合も、１
個ずつ離すことになるので大きな力を必要とせず
駆動力の低下を招くことがない。そして、クロー
ラによる滑りが生せず、モータの回転数を計測し
てもこの面からの位置検出誤差はない。

また、モータの回転数から相対的な位置情報を
得る手段の他に、光による絶対的な位置情報が得
られるため、前者の相対的な手段における累積誤
差を確認して相対的な値を絶対値に修正すること
ができる。そして、周方向の移動に対しても、一
定間隔に設けた受光器を走行部材と同期して走行
させることによつてこの方向についても、光によ
る検出手段による位置情報を得ることができる。
また、走行部材（駆動装置）の前面に走行方向と
直交する方向のアームを取り付け、このアームに
したがつて探触子を走行できるようにしたため、
クローラの動きとは別に動かすことができる。こ
れによつて、クローラを細かく動かす必要がなく
なる。以上のようにこの実施例においては、探触
子走査用の軌道の敷設を不要とし胴体部の軸方
向、円周方向の三次元方向に走査でき、装置の位
置情報を無接触で正確に検出できて検査精度を向
上でき、小形、軽量化、構造の単純化が可能とな
る。

上記実施例は受光器を設けた走行体を走行部材
と同期して動かす方式について説明したが、例え
ば、走行体を断続的に移動させ、その間の位置情
報をモータ回転数から得るようにしても何ら問題
はない。なお、受光器を１個所に固定し、その位
置を基準にして相対的な位置情報を検出する方式
であつてもよい。

また、受光器を一定回転速度で回転して、２個
の受光器の時間差から位置情報から得る場合につ
いて述べたが、受光器が受光した時の発光器の角
度を検出して距離を算出することもできる。

そして、上記実施例では、圧力容器の下部から
走行部材を搬入する場合について説明したが、上
部から搬入する場合も全く同様に行うことができ
る。

尚、走行部材（駆動装置）に設けられたアーム
内で探触子を動かす以外に、例えば、超音波振動
子を走査方向に多数並べて順次振動を与える、い
わゆる電子走査のアレイ型探触子を設けても何等
問題なく検査できる。

また、光によつて位置情報を得る手段は、上記
した無軌道方式の探触子駆動装置だけに限定され
るものでなく、軌道方式の探触子駆動装置の場合
についても応用できることは勿論である。

そして、相対的な移動量の検出手段をモータ等
の回転数から検出する場合について述べたが、例
えば、移動に伴なつて被検体と接しながら回転す
る回転体を設け、この回転数から移動量を相対的
に検出する手段を用いてもなんら問題はない。

また、ノズル等の障害等のある場合に光からの
情報を一たん停止し、その間を回転数からの位置
情報で補うように説明したが、ノズル等から障害
にならない位置、例えば、上部に受光器を置くよ
うにしてもよい。これらの位置関係は、予め図面
上からわかるので、最適位置に受光器を設置する
ことができる。更に、１年毎の定期検査において
は、ある部分に限定されるので受光器を全周に動
かす必要がない。

以上記述した如く本発明の超音波探傷装置は、
容器壁面に吸着して無軌道で移動し、少なくとも
二次元に探触子を走査できるとともに、その探傷
装置の位置情報を正確に検出できる効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉圧力胴体の断面図、第２図は従
来の軌道式超音波探傷装置の説明図、第３図は本
発明の超音波探傷装置の実施例の胴体部探傷時の
説明図、第４図は障害物がある被検体を第３図の
装置で探傷する状態の説明図である。 １５…探触子、１６…駆動装置、２１…走行部
材、２４…発光器、２６，３８…受光器、３５…
クローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波ビームを介して探傷する探触子を被検
   体上を走査させて探傷する超音波探傷装置であつ
   て、 被検体面との接触部分が平面上に形成されたマ
   グネツトを複数個連結して構成したクローラを該
   クローラの駆動装置本体の両側に設けてなる走行
   部材と； 該走行部材に設けられ、該走行部材の移動方向
   に対し横方向に走行可能に前記探触子を保持する
   手段と； 前記走行部材の移動量を検出する手段であつ
   て、前記走行部材の移動量に応じた前記駆動装置
   のモータの回転数を検出する手段からの信号と、
   前記走行部材に非接触で前記走行部材の移動量を
   検出する手段からの信号とにより走行部材の移動
   量を検出する移動量検出手段と； を有する超音波探傷装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記走行部
   材に非接触で走行部材の移動量を検出する手段
   は、前記走行部材の移動に応じて移動可能にした
   ことを特徴とする超音波探傷装置。