JPS6410778B2 - - Google Patents
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- JPS6410778B2 JPS6410778B2 JP56156057A JP15605781A JPS6410778B2 JP S6410778 B2 JPS6410778 B2 JP S6410778B2 JP 56156057 A JP56156057 A JP 56156057A JP 15605781 A JP15605781 A JP 15605781A JP S6410778 B2 JPS6410778 B2 JP S6410778B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
- G01M3/243—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations for pipes
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/14—Investigating 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 using acoustic emission techniques
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/003—Remote inspection of vessels, e.g. pressure vessels
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G—PHYSICS
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- G01N2291/2695—Bottles, containers
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鋼製容器または管路、特に原子炉設
備の一次ループ構成要素をアコーステイツクエミ
ツシヨン（AE）により検査するための、特許請
求の範囲第１項の前文に記載の検査方法に関す
る。
備の一次ループ構成要素をアコーステイツクエミ
ツシヨン（AE）により検査するための、特許請
求の範囲第１項の前文に記載の検査方法に関す
る。
このような方法はたとえばＪ・Eisenblatterお
よびＰ・Jaxの論文（アコーステイツクエミツシ
ヨン法による大形ボイラおよび管路の欠陥位置標
定および漏洩検出」（VGBKraft−Werkstechnik
第56巻、1976年７月、第７号、第452〜456頁）に
より公知である。AE検査は材料内部の変形また
は亀裂の際に超音波領域まで達する周波数範囲の
短い音波パルスが生ずるという現象に立脚してい
る。AEにより生ずる音波特に超音波のパルスは
高感度の圧電式測定プローブにより検出され得る
（原理的には電磁的に作動する音波検出器によつ
ても検出可能）。検査対象上に分布して配置され
た複数個、少なくとも３つの測定プローブを使用
すれば、地震の震源地標定の場合と同様ないわゆ
る三角量法により欠陥位置標定を行なうことがで
きる。個々の測定プローブの間の伝搬時間差を電
子的に測定すれば、AE源として欠陥位置が標定
される。管路では一般に２つの測定プローブの間
の時間差の測定により１次元の欠陥位置標定を行
なえば十分である。
よびＰ・Jaxの論文（アコーステイツクエミツシ
ヨン法による大形ボイラおよび管路の欠陥位置標
定および漏洩検出」（VGBKraft−Werkstechnik
第56巻、1976年７月、第７号、第452〜456頁）に
より公知である。AE検査は材料内部の変形また
は亀裂の際に超音波領域まで達する周波数範囲の
短い音波パルスが生ずるという現象に立脚してい
る。AEにより生ずる音波特に超音波のパルスは
高感度の圧電式測定プローブにより検出され得る
（原理的には電磁的に作動する音波検出器によつ
ても検出可能）。検査対象上に分布して配置され
た複数個、少なくとも３つの測定プローブを使用
すれば、地震の震源地標定の場合と同様ないわゆ
る三角量法により欠陥位置標定を行なうことがで
きる。個々の測定プローブの間の伝搬時間差を電
子的に測定すれば、AE源として欠陥位置が標定
される。管路では一般に２つの測定プローブの間
の時間差の測定により１次元の欠陥位置標定を行
なえば十分である。
個々の測定プローブとその後に接続される増幅
器および表示管を含む電子回路との有利な構成は
たとえば米国特許第4088907号明細書に示されて
いる。
器および表示管を含む電子回路との有利な構成は
たとえば米国特許第4088907号明細書に示されて
いる。
従来は容器または管路の壁が厚い場合にも薄い
場合にも１つの特定周波数帯域、たいていは100
ないし300kHzの帯域に感度を有する測定プロー
ブを使用するのが通常であつた。しかし特に壁が
薄い場合には、AE波の伝搬の仕方が圧力媒体と
しての水により大きく影響されることが見い出さ
れた。すなわち、受信される信号の立上がりがゆ
るくなるため伝搬速度を一義的に知ることができ
ないので、欠陥位置を一義的に標定し得なくな
る。
場合にも１つの特定周波数帯域、たいていは100
ないし300kHzの帯域に感度を有する測定プロー
ブを使用するのが通常であつた。しかし特に壁が
薄い場合には、AE波の伝搬の仕方が圧力媒体と
しての水により大きく影響されることが見い出さ
れた。すなわち、受信される信号の立上がりがゆ
るくなるため伝搬速度を一義的に知ることができ
ないので、欠陥位置を一義的に標定し得なくな
る。
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の方法と
して、容器または管路の壁が厚い場合にも薄い場
合にもAE源の位置、従つてまた欠陥位置の一義
的標定を可能にする方法を提供することである。
この目的は、本発明によれば、音波エミツシヨ
ン・スペクトラムのうち G・ｄ＝5.9〜6.0〔ＭHz・mm〕 ここにｄは検査対象の壁厚 の関係式を満足する限界周波数Gから上側の周波
数帯域では共振または通過特性を有し、G未満の
周波数帯域では非共振または減衰特性を有する測
定プローブおよび（または）付属増幅器を用いる
ことにより達成される。
して、容器または管路の壁が厚い場合にも薄い場
合にもAE源の位置、従つてまた欠陥位置の一義
的標定を可能にする方法を提供することである。
この目的は、本発明によれば、音波エミツシヨ
ン・スペクトラムのうち G・ｄ＝5.9〜6.0〔ＭHz・mm〕 ここにｄは検査対象の壁厚 の関係式を満足する限界周波数Gから上側の周波
数帯域では共振または通過特性を有し、G未満の
周波数帯域では非共振または減衰特性を有する測
定プローブおよび（または）付属増幅器を用いる
ことにより達成される。
限界周波数Gから下側の周波数帯域のAE波は
液状圧力媒体、特に水のなかに伝搬するが、Gか
ら上側の周波数帯域のAE波は壁の材料のなかを
伝搬し直接もしくは１回または複数回の境界面に
おける反射の後に測定プローブに到達する。上記
の関係式により壁厚に関して限界周波数を選定す
れば、測定プローブは壁の内部を伝搬するAE波
のみに対して検出感度を有する。その結果、鋭い
立上がりを有する測定信号が得られ、それによつ
てAE波の伝搬速度を一義的に求めることができ
る。こうして、圧力媒体へのAE波の伝搬の影響
が除かれるので、高い標定精度が得られる。それ
に対して、壁材料の内部を伝搬する波と水中を伝
搬する波とが混合すると、伝搬速度を一義的に求
めることができず、特に薄壁の容器または管路は
AE法による検査を不可能にするような大きな標
定誤差が惹起される。即ち本発明の要旨は、従来
において経験的に決められた限界周波数より大き
な周波数をした音波だけを検出し測定することに
ある。この測定周波数以下の周波数の音波だけ
が、鋼製の容器壁あるいは配管壁から隣接する液
状、蒸気状あるいはガス状の圧力媒体に達し、そ
の測定周波数以上の周波数をしたAE波は専ら鋼
製の壁の内部において伝播する。換言すれば限界
周波数より大きな測定周波数をした音波はその発
生点からほとんど鋼製壁を出ず、従つて隣接する
液体の中に進入しないので、水中に伝播する音波
はほとんど生じない。これにより鋼壁内を伝播す
る音波と水中を伝播する音波との混合は避けられ
る。
液状圧力媒体、特に水のなかに伝搬するが、Gか
ら上側の周波数帯域のAE波は壁の材料のなかを
伝搬し直接もしくは１回または複数回の境界面に
おける反射の後に測定プローブに到達する。上記
の関係式により壁厚に関して限界周波数を選定す
れば、測定プローブは壁の内部を伝搬するAE波
のみに対して検出感度を有する。その結果、鋭い
立上がりを有する測定信号が得られ、それによつ
てAE波の伝搬速度を一義的に求めることができ
る。こうして、圧力媒体へのAE波の伝搬の影響
が除かれるので、高い標定精度が得られる。それ
に対して、壁材料の内部を伝搬する波と水中を伝
搬する波とが混合すると、伝搬速度を一義的に求
めることができず、特に薄壁の容器または管路は
AE法による検査を不可能にするような大きな標
定誤差が惹起される。即ち本発明の要旨は、従来
において経験的に決められた限界周波数より大き
な周波数をした音波だけを検出し測定することに
ある。この測定周波数以下の周波数の音波だけ
が、鋼製の容器壁あるいは配管壁から隣接する液
状、蒸気状あるいはガス状の圧力媒体に達し、そ
の測定周波数以上の周波数をしたAE波は専ら鋼
製の壁の内部において伝播する。換言すれば限界
周波数より大きな測定周波数をした音波はその発
生点からほとんど鋼製壁を出ず、従つて隣接する
液体の中に進入しないので、水中に伝播する音波
はほとんど生じない。これにより鋼壁内を伝播す
る音波と水中を伝播する音波との混合は避けられ
る。
本発明の一つの実施態様では、測定プローブは
広帯域であり、その後に接続される増幅器として
G以上の周波数帯域では通過特性を有しG未満の
周波数帯域では減衰特性を有するものが用いられ
る。他の実施態様では、増幅器の周波数特性に加
えて、または増幅器の周波数特性のかわりに、測
定プローブ自体が上記の周波数特性を有するもの
として構成される。
広帯域であり、その後に接続される増幅器として
G以上の周波数帯域では通過特性を有しG未満の
周波数帯域では減衰特性を有するものが用いられ
る。他の実施態様では、増幅器の周波数特性に加
えて、または増幅器の周波数特性のかわりに、測
定プローブ自体が上記の周波数特性を有するもの
として構成される。
以下、図面により本発明の方法を一層詳細に説
明する。
明する。
第１図で１′を軸線とする管路１は誇張して大
きく示されている壁厚ｄ１を有する。管路のなか
に試験圧力を負荷された圧力媒体２、いまの場合
は水が満たされている。内側からかけられた圧力
により管路１の壁の内部に応力が生じ、たとえば
Ｑ点に変形または亀裂が惹起され、そこから波円
３により示されているようにAE波が発せられる。
AE源Ｑから発せられた超音波USは、そこから軸
線方向に間隔ａ１またはａ２をおいて管壁の外側
に取付けられている２つの測定プローブＭ１およ
びＭ２に入射する。AE源Ｑの１次元位置標定は
測定プローブＭ１，Ｍ２を介してその後に接続さ
れている高域通過フイルタＨ１，Ｈ２、増幅器Ｖ
１，Ｖ２とこれらの後に接続されている共通の評
価回路SEとにより行なわれる。本発明の理解の
ためには以上の説明で十分であり、詳細な回路図
はたとえば米国特許第4088907号明細書、特にそ
の第９図に示されている。測定プローブＭ１，Ｍ
２は圧電変換器として形成されると有利である。
測定プローブＭ１に向かう超音波はUS１、測定
プローブＭ２に向かう超音波はUS２、また液状
圧力媒体２に入射する超音波はUS３で示されて
いる。超音波ビームUS３は管１から媒体２へ移
行する境界面４で屈折し、垂直線に対して角度α
の方向に進行する（図には正い角度値では記入さ
れていない）。US１とUS２との間の伝搬時間差
Δtをできるかぎり正確に検出するため、本発明
によれば、管壁材料の内部を伝搬する超音波US
１およびUS２の測定のみが行なわれ、圧力媒体
に入射する超音波US３による有害な影響は排除
される。
きく示されている壁厚ｄ１を有する。管路のなか
に試験圧力を負荷された圧力媒体２、いまの場合
は水が満たされている。内側からかけられた圧力
により管路１の壁の内部に応力が生じ、たとえば
Ｑ点に変形または亀裂が惹起され、そこから波円
３により示されているようにAE波が発せられる。
AE源Ｑから発せられた超音波USは、そこから軸
線方向に間隔ａ１またはａ２をおいて管壁の外側
に取付けられている２つの測定プローブＭ１およ
びＭ２に入射する。AE源Ｑの１次元位置標定は
測定プローブＭ１，Ｍ２を介してその後に接続さ
れている高域通過フイルタＨ１，Ｈ２、増幅器Ｖ
１，Ｖ２とこれらの後に接続されている共通の評
価回路SEとにより行なわれる。本発明の理解の
ためには以上の説明で十分であり、詳細な回路図
はたとえば米国特許第4088907号明細書、特にそ
の第９図に示されている。測定プローブＭ１，Ｍ
２は圧電変換器として形成されると有利である。
測定プローブＭ１に向かう超音波はUS１、測定
プローブＭ２に向かう超音波はUS２、また液状
圧力媒体２に入射する超音波はUS３で示されて
いる。超音波ビームUS３は管１から媒体２へ移
行する境界面４で屈折し、垂直線に対して角度α
の方向に進行する（図には正い角度値では記入さ
れていない）。US１とUS２との間の伝搬時間差
Δtをできるかぎり正確に検出するため、本発明
によれば、管壁材料の内部を伝搬する超音波US
１およびUS２の測定のみが行なわれ、圧力媒体
に入射する超音波US３による有害な影響は排除
される。
第２図には、両対数目盛のグラフの横軸に壁厚
ｄ、縦軸に限界周波数Gをとつて、 G・ｄ＝5.9〜6.0〔ＭHz・mm〕 の関係式を満足する直線G＝(d)が記入されてい
る。この直線により境いされる面Ｂが壁厚に関係
して許容される周波数帯域を示しており、反対側
の面Ａは水中へのAE波の伝搬が著しく生ずる範
囲を示している。上記の関係式はもちろん近似式
であり、限界周波数Gの付近ではなめらかな移行
が生ずる。しかし、この関係式およびグラフは壁
厚に関係して、信頼のおける測定結果が得られる
ように測定プローブおよび付属増幅器の周波数特
性を選定するのに有効である。たとえば直線上の
点Ｋ１を参照すると、壁厚250mmの原子炉圧力容
器に対して下限周波数Gは約0.024MHzである。
それよりも低い周波数のAE波は水中に伝搬し、
測定にはもはや利用されず、従つて測定プローブ
および（または）付属増幅器としてはこの下限周
波数から上側の周波数帯域では通過特性を有し、
この下限周波数から下側の周波数帯域では減衰特
性を有するものが使用されなければならない。他
の例として点Ｋ２を参照すると、壁厚20mmの管路
に対して下限周波数Gは約0.295MHzである。こ
のような壁厚を有する管路でAE法による検査を
行なう場合には、測定プローブおよび（または）
付属増幅器として、上記と同様に、この下限周波
数を境とする周波数特性を有するものが使用され
なければならない。同様に点Ｋ３を参照すると、
壁厚が約5.9mmのときの下限周波数は1MHzであ
る。直線G＝（ｄ）上でＫ１よりも右下の範囲
およびＫ３よりも左上の範囲は、特に原子炉技術
における構造物のAE法による検査では実際上の
意味がないので、破線でしか示されていない。さ
らに壁厚が薄くなると、種々の作用たとえば減衰
作用の混合により、範囲ＡとＢとの間にもはや明
確な境界線を引くことができない。本発明の方法
を実施するにあたり、広帯域の測定プローブを限
界周波数Gの高域通過特性を有する増幅器と共に
使用することは好ましい。必要な限界周波数を有
する増幅器を構成することは容易である。高域通
過特性を強化したい場合には、測定プローブ自体
も高域通過特性を有するものとして構成され得
る。なお、第２図のグラフは鋼製の構造物に適用
されるものである。
ｄ、縦軸に限界周波数Gをとつて、 G・ｄ＝5.9〜6.0〔ＭHz・mm〕 の関係式を満足する直線G＝(d)が記入されてい
る。この直線により境いされる面Ｂが壁厚に関係
して許容される周波数帯域を示しており、反対側
の面Ａは水中へのAE波の伝搬が著しく生ずる範
囲を示している。上記の関係式はもちろん近似式
であり、限界周波数Gの付近ではなめらかな移行
が生ずる。しかし、この関係式およびグラフは壁
厚に関係して、信頼のおける測定結果が得られる
ように測定プローブおよび付属増幅器の周波数特
性を選定するのに有効である。たとえば直線上の
点Ｋ１を参照すると、壁厚250mmの原子炉圧力容
器に対して下限周波数Gは約0.024MHzである。
それよりも低い周波数のAE波は水中に伝搬し、
測定にはもはや利用されず、従つて測定プローブ
および（または）付属増幅器としてはこの下限周
波数から上側の周波数帯域では通過特性を有し、
この下限周波数から下側の周波数帯域では減衰特
性を有するものが使用されなければならない。他
の例として点Ｋ２を参照すると、壁厚20mmの管路
に対して下限周波数Gは約0.295MHzである。こ
のような壁厚を有する管路でAE法による検査を
行なう場合には、測定プローブおよび（または）
付属増幅器として、上記と同様に、この下限周波
数を境とする周波数特性を有するものが使用され
なければならない。同様に点Ｋ３を参照すると、
壁厚が約5.9mmのときの下限周波数は1MHzであ
る。直線G＝（ｄ）上でＫ１よりも右下の範囲
およびＫ３よりも左上の範囲は、特に原子炉技術
における構造物のAE法による検査では実際上の
意味がないので、破線でしか示されていない。さ
らに壁厚が薄くなると、種々の作用たとえば減衰
作用の混合により、範囲ＡとＢとの間にもはや明
確な境界線を引くことができない。本発明の方法
を実施するにあたり、広帯域の測定プローブを限
界周波数Gの高域通過特性を有する増幅器と共に
使用することは好ましい。必要な限界周波数を有
する増幅器を構成することは容易である。高域通
過特性を強化したい場合には、測定プローブ自体
も高域通過特性を有するものとして構成され得
る。なお、第２図のグラフは鋼製の構造物に適用
されるものである。
本発明の方法は、水により外側から圧力を負荷
される容器または管路、たとえば海底油田の施設
にも応用可能である。この場合、測定プローブは
容器または管路の内側に取付けられる。同様に限
界周波数Gの高域通過特性を増幅器および（また
は）付属増幅器に持たせることにより、雑音が小
さいという前提条件のもとに亀裂（および漏洩）
の連続的監視が可能である。
される容器または管路、たとえば海底油田の施設
にも応用可能である。この場合、測定プローブは
容器または管路の内側に取付けられる。同様に限
界周波数Gの高域通過特性を増幅器および（また
は）付属増幅器に持たせることにより、雑音が小
さいという前提条件のもとに亀裂（および漏洩）
の連続的監視が可能である。
既に述べたように、AE法は漏洩の発見および
位置標定にも応用される。この場合にも、増幅器
および（または）付属増幅器に限界周波数Gの高
域通過特性を持たせて水中波の混合を回避するこ
とにより、漏洩発見の確実化および漏洩位置標定
の精度向上が達成される。
位置標定にも応用される。この場合にも、増幅器
および（または）付属増幅器に限界周波数Gの高
域通過特性を持たせて水中波の混合を回避するこ
とにより、漏洩発見の確実化および漏洩位置標定
の精度向上が達成される。
第１図は本発明の方法による検査装置の説明
図、第２図は限界周波数と壁厚との関係を示すグ
ラフである。 １……管路、２……圧力媒体、Ｍ１，Ｍ２……
測定プローブ、Ｈ１，Ｈ２……フイルタ、SE…
…評価回路、US１〜US３……超音波、Ｖ１，Ｖ
２……増幅器。
図、第２図は限界周波数と壁厚との関係を示すグ
ラフである。 １……管路、２……圧力媒体、Ｍ１，Ｍ２……
測定プローブ、Ｈ１，Ｈ２……フイルタ、SE…
…評価回路、US１〜US３……超音波、Ｖ１，Ｖ
２……増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼製容器または管路をアコーステイツクエミ
ツシヨン（AE）により検査するため、容器また
は管路に検査の際に一方の側から圧力媒体により
圧力を負荷し、他方の側で変形、亀裂または漏洩
の際にアコーステイツクエミツシヨンにより生じ
て容器または管路の壁のなかを伝搬する超音波パ
ルスを複数個の測定プローブにより検出し、それ
により得られた電気信号を増幅して電子的評価回
路に与え、そこで測定プローブまでの伝搬時間の
差に基づいてアコーステイツクエミツシヨン源の
位置標定が行なわれる検査方法において、音波エ
ミツシヨン・スペクトラムのうち G・ｄ＝5.9〜6.0〔ＭHz・mm〕 ここに、ｄは検査対象の壁厚の関係式を満足す
る限界周波数Gから上側の周波数帯域では共振ま
たは通過特性を有し、G未満の周波数帯域では非
共振または減衰特性を有する測定プローブおよび
（または）付属増幅器が用いられることを特徴と
する容器または管路のアコーステイツクエミツシ
ヨン検査方法。 ２ 測定プローブは広帯域であり、その後に接続
される増幅器がG以上の周波数帯域では共振また
は通過特性を有しG未満の周波数帯域では非共振
または減衰特性を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の方法。 ３ 測定プローブ自体がG以上の周波数帯域では
共振または通過特性を有しG未満の周波数帯域で
は非共振または減衰特性を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
法。
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPS5790156A JPS5790156A (en) | 1982-06-04 |
| JPS6410778B2 true JPS6410778B2 (ja) | 1989-02-22 |
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Family Applications (1)
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