WO2011074294A1 - 検査装置 - Google Patents

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WO2011074294A1
WO2011074294A1 PCT/JP2010/065027 JP2010065027W WO2011074294A1 WO 2011074294 A1 WO2011074294 A1 WO 2011074294A1 JP 2010065027 W JP2010065027 W JP 2010065027W WO 2011074294 A1 WO2011074294 A1 WO 2011074294A1
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WO
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probe
heat transfer
transfer tube
main body
inspection
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正剛 東
黒川 政秋
かよ子 川田
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三菱重工業株式会社
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9013Arrangements for scanning
    • G01N27/902Arrangements for scanning by moving the sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/002Component parts or details of steam boilers specially adapted for nuclear steam generators, e.g. maintenance, repairing or inspecting equipment not otherwise provided for
    • F22B37/003Maintenance, repairing or inspecting equipment positioned in or via the headers

Definitions

  • the present invention relates to an inspection device suitable for use in inspecting a welded portion between a pipe and a tube sheet, particularly a heat transfer tube seal welded portion in a steam generator.
  • a steam generator that generates steam by boiling the secondary cooling water using the heat of the primary cooling water includes a plurality of heat transfer tubes and end portions of the heat transfer tubes. And a tube plate for supporting the heat transfer tube.
  • the secondary cooling water outside the heat transfer tube is heated by the primary cooling water flowing inside the heat transfer tube.
  • the tube sheet not only supports the heat transfer tubes but also partitions the primary cooling water and the secondary cooling water. Therefore, the welded portion between the heat transfer tube and the tube sheet (hereinafter referred to as “heat transfer tube seal portion”) is required to prevent leakage of the primary cooling water to the secondary cooling water side.
  • the defect opens to the primary cooling water side or the secondary cooling water side due to the pressure of the primary cooling water, and there is a path (leak path) through which the primary cooling water etc. leaks. There was concern to be formed. Therefore, soundness confirmation is performed at the final stage in the manufacture of SG by performing a pressure resistance test on SG to confirm the presence or absence of a leak path.
  • it is desirable that defects in the heat transfer tube seal portion can be detected in advance before performing such a test.
  • the radiation inspection can also detect defects inherent in the heat transfer tube seal portion.
  • the defect inspection speed is slower than the above-described inspection method. Therefore, it is not practical to inspect the total number of heat transfer tube seals in SG having thousands of heat transfer tubes by RT because it takes too much time.
  • the blowhole can be detected by the inspection by RT, there is a problem that the depth of the blowhole (the distance from the surface to the blowhole) cannot be specified.
  • ECT is a method in which a high-frequency eddy current is caused to flow on the surface to be inspected, such as a heat transfer tube seal portion, using an ECT coil, and the eddy current flow difficulty or phase change due to a defect is detected as a change in electromagnetic induction.
  • fluctuations in the distance between the coil and the inspection object are also detected. Therefore, in order to detect a defect correctly, it is necessary to keep the gap between the ECT coil and the surface of the heat transfer tube seal part constant. In other words, there is a problem that it is necessary to move the ECT coil following the unevenness of the surface of the heat transfer tube seal portion.
  • the range in which the presence or absence of defects in ECT can be inspected at a time is almost the same as that of an ECT coil. Therefore, in order to inspect the presence or absence of defects in the heat transfer tube seal portion, there is a problem that the ECT coil needs to be moved in the circumferential direction and the radial direction of the heat transfer tube seal portion.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an inspection apparatus capable of inspecting the total number of heat transfer tube seal portions in a steam generator and analyzing a defect shape.
  • An inspection apparatus is an inspection apparatus that inspects the presence or absence of defects in a welded portion between a tube and a tube sheet using an eddy current flaw detection method, and includes a columnar portion inserted into the tube and the tube plate And a main body that is rotatable with respect to the welded portion, and is disposed inside the main body and is movable toward and away from the welded portion.
  • a probe for detecting a defect and a pressing portion for pressing the probe toward the welded portion are provided.
  • the probe is pressed against the welded portion by inserting the main body into the tube and pressing the collar portion against the tube plate.
  • the probe moves in the circumferential direction on the surface of the welded portion, and can check for defects in the welded portion.
  • the presence or absence of defects in a predetermined range of the plurality of welds can be stably inspected, and the presence or absence of defects in the plurality of welds can be inspected in a short time.
  • the rotation direction of the main body with respect to the tube may be only one of one rotation direction and the other rotation direction, or may be rotatable in both directions.
  • the main body can be rotated in both directions, by comparing the inspection result obtained in one rotation direction with the inspection result obtained in the other rotation direction, disturbance noise such as surface protrusions can be determined from the inspection result. Can be excluded.
  • the pressing portion is an elastic member, and the pressing portion is arranged at a predetermined distance or more away from the probe.
  • the probe is pressed against the welded portion by a pressing portion that is an elastic member (for example, a spring). Therefore, the probe can be more reliably pressed against the welded portion as compared with the case where the probe is pressed against the welded portion using other means.
  • a pressing portion that is an elastic member (for example, a spring). Therefore, the probe can be more reliably pressed against the welded portion as compared with the case where the probe is pressed against the welded portion using other means.
  • the pressing portion is made of a material that affects the inspection of the presence of defects by an eddy current flaw detection method using a probe, such as a metal material, for example, a pressing portion, Is arranged at a predetermined distance from the probe, so that it can be accurately inspected without affecting the detection of defects in the weld.
  • a probe such as a metal material
  • a pressing portion Is arranged at a predetermined distance from the probe, so that it can be accurately inspected without affecting the detection of defects in the weld.
  • a nonmagnetic material such as stainless steel
  • the predetermined distance is the inspection for the presence or absence of defects by the probe, specifically, the distance at which the eddy current is not excited in the pressing portion by the probe, or the eddy current even if the eddy current is excited in the pressing portion. This is the distance at which the signal output from the probe by the current becomes negligible. In general, it is desirable to keep a distance about the size of the ECT coil constituting the probe.
  • the main body is provided with a plurality of probes, and the plurality of probes are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the main body.
  • the probe is pressed at a position spaced apart from the welded portion at equal intervals in the circumferential direction, so that the center of the main body is aligned with the center of the tube. For this reason, the distance between the probe and the welded portion is easily kept constant, and disturbance noise due to the variation in the distance is less likely to be included in the inspection result by the probe.
  • the number of probes may be any number as long as it is plural, but is preferably three from the viewpoint of the stability of the main body and the arrangement space of the probes.
  • the arrangement interval of the probes is preferably about 120 °.
  • the main body is provided with a plurality of probes, and each of the plurality of probes is pressed to a different radial position in the welded portion.
  • the main body is rotated once with respect to the tube to inspect for the presence or absence of defects in a wider range in the welded portion as compared with the case where one probe is provided. can do. Specifically, by arranging a plurality of probes in order from the radially outer side to the inner side in the welded portion, a wide range in the welded portion can be inspected in a short time.
  • the plurality of probes may be arranged so that the inspection ranges by the respective probes do not overlap, or a part of the region inspected by one probe is adjacent to another. You may arrange
  • a plurality of probes are arranged so as to overlap, one defect can be detected by at least two probes, and disturbance noise can be removed from the detection results by the probes. That is, disturbance noise has a low probability of being generated at the same position by a plurality of probes, and in many cases, appears in the detection result of one probe.
  • the defect is detected at the same position by a plurality of probes. Therefore, disturbance noise can be easily removed from the detection result by the probe.
  • the plurality of probes sequentially inspect for the presence or absence of defects in the welded portion.
  • inspection by another probe when inspection for the presence or absence of a defect is performed by one probe, inspection by another probe is not performed. It is possible to prevent being affected by the probe. Furthermore, since inspection with a plurality of probes is sequentially performed, for example, the inspection region in the welded portion can be inspected without a gap while the main body rotates once.
  • a surface of the probe that contacts the welded portion is formed in accordance with a shape of the welded portion that contacts the probe.
  • the probe has a shape that is the same as the shape of the surface in contact with the welded portion. It becomes easy to move to the area of the part. In other words, the copyability increases. As a result, the accuracy of the inspection result for the presence or absence of defects in the probe can be increased.
  • a centering portion that rotatably contacts the inner peripheral surface of the tube and aligns the center of the main body with the center of the tube is provided at the tip of the cylindrical portion.
  • the center of the main body is aligned with the center of the pipe by the aligning portion, even if the main body is rotated to check for defects in the welded portion, the probe and the welded portion The fluctuation of the distance between them can be suppressed. As a result, the accuracy of the inspection result for the presence or absence of defects in the probe can be increased.
  • the holding portion and the aligning portion are each inserted into the tube, and come into contact with the inner peripheral surface thereof, whereby the center of the main body is easily aligned with the center of the tube. Furthermore, since the holding part is inserted into another pipe as compared with the case where only the aligning part and the main body are inserted into the pipe, the inspection device is fixed to the pipe and the tube plate by the aligning part and the holding part. . Therefore, even if the main body is rotated with respect to the tube, the reaction does not change or move the posture of the inspection apparatus. That is, even if the main body and the probe are rotated, the occurrence of misalignment in the main body can be suppressed.
  • a probe for detecting a defect in the welded portion is disposed inside the main body that is rotatable with respect to the welded portion so as to be able to approach and separate from the welded portion, and the probe is detected by the pressing portion.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a probe main body and a probe portion stabilizer in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a sensor unit, an ECT coil, and a spring in FIG. 2. It is a schematic diagram explaining arrangement
  • positioning of the sensor part of FIG. It is a schematic diagram explaining a test result when a probe part is rotationally driven in one rotation direction. It is a schematic diagram explaining a test result when a probe part is rotationally driven in one rotation direction. It is a schematic diagram explaining a test result when a probe part is rotationally driven in one rotation direction. It is a schematic diagram explaining a test result when a probe part is rotationally driven in another rotation direction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the inspection apparatus according to the present embodiment.
  • the inspection apparatus of the present invention is used to check whether there is a defect such as a blow hole in the heat transfer tube seal portion (welded portion) 103 which is a weld portion between the heat transfer tube (tube) 101 and the tube plate 102 in the steam generator.
  • a defect such as a blow hole in the heat transfer tube seal portion (welded portion) 103 which is a weld portion between the heat transfer tube (tube) 101 and the tube plate 102 in the steam generator.
  • the inspection apparatus 1 is mainly provided with a housing 2, a motor 3 for rotation, a probe unit 4, a probe stabilizer (alignment unit) 5, and a fixing unit 6. Yes.
  • the housing 2 supports the probe unit 4, the probe stabilizer 5, and the fixing unit 6, and stores the rotation motor 3 therein.
  • the motor 3 for rotation rotates the probe part 4 with respect to the heat exchanger tube seal part 103 in one rotation direction and another rotation direction.
  • the rotation motor 3 is disposed inside the housing 2, and is connected to a probe unit 4 disposed outside the housing 2 via a rotation shaft 31 that is rotatable around a central axis.
  • a known motor can be used as the rotation motor 3 and is not particularly limited.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the probe main body and the probe portion stabilizer of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the sensor unit, ECT coil, and spring of FIG.
  • the probe part 4 detects the presence or absence of a defect in the heat transfer tube seal part 103.
  • the probe portion 4 mainly includes a probe main body (main body) 41, a sensor portion (probe) 42, an ECT coil 43, and a spring (pressing portion) 44. Is provided.
  • the probe main body 41 houses the sensor unit 42, the ECT coil 43, the spring 44, and the like, and arranges the ECT coil 43 in the vicinity of the heat transfer tube seal unit 103. Furthermore, the probe main body 41 is made of a material that is not easily affected by resin or the like in consideration of the influence on the detection of the presence or absence of defects using the eddy current flaw detection method by the ECT coil 43. As shown in FIG. 2, the probe main body 41 is mainly provided with a cylindrical portion 41 ⁇ / b> A and a flange portion 41 ⁇ / b> B.
  • the cylindrical portion 41 ⁇ / b> A is a portion formed on the distal end side (left side in FIG. 2) of the probe main body 41, and is formed with a diameter smaller than the inner diameter of the heat transfer tube 101 so that it can be inserted into the heat transfer tube 101. It is a part that has been. Further, the probe stabilizer 5 is attached to the distal end side of the cylindrical portion 41A, and a flange portion 41B is provided on the casing side (right side in FIG. 2) of the cylindrical portion 41A.
  • the flange portion 41B is a portion formed on the housing side of the probe main body 41, and is a portion formed with a diameter larger than the inner diameter of the heat transfer tube 101 in order to press against the tube plate 102. Further, a cylindrical portion 41A is provided on the distal end side of the flange portion 41B, and the rotating shaft 31 is attached to the housing 2 side.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the arrangement of the sensor units in FIG. 2.
  • a sensor portion 42, an ECT coil 43, and a spring 44 are arranged at a connection portion between the cylindrical portion 41 ⁇ / b> A and the flange portion 41 ⁇ / b> B in the probe main body 41.
  • three sets of the sensor unit 42, the ECT coil 43, and the spring 44 are arranged on the probe main body 41. More specifically, as shown in FIG. 4, which is a view of the probe main body 41 viewed from the housing 2, three sets of sensor units 42, ECT coils 43, and springs 44 are arranged at intervals of about 120 °. Yes.
  • the three sets of sensor unit 42, ECT coil 43, and spring 44 have different radial positions in contact with sensor unit 42, ECT coil 43, and heat transfer tube seal unit 103.
  • the three sets of sensor unit 42, ECT coil 43, and spring 44 have different radial positions in contact with sensor unit 42, ECT coil 43, and heat transfer tube seal unit 103.
  • the sensor unit 42 houses the ECT coil 43 and is pressed against the heat transfer tube seal unit 103.
  • the sensor unit 42 is arranged so as to be movable in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the central axis L of the probe main body 41. More specifically, it is arranged so as to be movable in a direction inclined away from the central axis L from the housing 2 toward the probe stabilizer 5.
  • the inclination angle ⁇ is determined based on the contact position between the sensor part 42 and the heat transfer tube seal part 103, and the sensor part 42 extends in the normal direction on the surface of the contact position of the heat transfer tube seal part 103. It is. That is, when the sensor part 42 is brought into contact with the outer peripheral side of the heat transfer tube seal part 103, the inclination angle ⁇ is increased, and when the sensor part 42 is brought into contact with the inner peripheral side, the inclination angle ⁇ is reduced.
  • the sensor portion 42 is a member formed in a cylindrical shape with one end closed, and the outer surface at the closed end is abutting surface pressed against the heat transfer tube seal portion 103. 42A.
  • the contact surface 42 ⁇ / b> A is formed in a shape that matches the outer shape of the heat transfer tube seal portion 103 to be pressed.
  • a gap is formed between the sensor unit 42 and the probe main body 41, and the sensor unit 42 can be moved minutely in the radial direction of the cylinder, that is, in a direction perpendicular to the movable direction of the sensor unit 42.
  • a step part 42B against which the spring 44 is pressed is provided on the outer peripheral side of the sensor part 42.
  • the step portion 42B is a step whose diameter increases from the probe main body 41 toward the heat transfer tube seal portion 103 (downward in FIG. 3).
  • the step portion 42B is formed at a position away from the contact surface 42A by a predetermined distance.
  • the predetermined distance is a distance at which the spring 44 pressed against the stepped portion 42B does not affect the inspection for the presence or absence of defects in the heat transfer tube seal portion 103.
  • the sensor unit 42 is formed of a material that is not easily affected by resin or the like in consideration of the influence on the detection of the presence or absence of defects using the eddy current flaw detection method by the ECT coil 43.
  • the ECT coil 43 inspects whether or not there is a defect in the heat transfer tube seal portion 103. Specifically, an eddy current is generated in the heat transfer tube seal portion 103 and an eddy current generated in the heat transfer tube seal portion 103 is detected.
  • the ECT coil 43 is disposed in the vicinity of the contact surface 42 ⁇ / b> A of the sensor unit 42 and is pressed against the heat transfer tube seal unit 103 together with the sensor unit 42.
  • a format of the ECT coil 43 a known format applied to the eddy current flaw detection method can be used, and it is not particularly limited.
  • the spring 44 presses the sensor part 42 and the ECT coil 43 toward the heat transfer tube seal part 103.
  • the spring 44 is disposed between the sensor unit 42 and the probe main body 41 and is disposed so as to contact the stepped portion 42 ⁇ / b> B of the sensor unit 42. By bringing the spring 44 into contact with the stepped portion 42B, the spring 44 and the ECT coil 43 are separated by a predetermined distance.
  • a known spring 44 can be used, and is not particularly limited.
  • the probe stabilizer 5 is disposed at the tip of the probe main body 41, and prevents or suppresses misalignment between the probe main body 41 and the heat transfer tube 101.
  • the probe stabilizer 5 is mainly provided with a shaft portion 51, a contact portion 52, and a bearing portion 53.
  • the shaft portion 51 is a member formed in a columnar shape, and is attached to the tip of the columnar portion 41 ⁇ / b> A in the probe main body 41. Further, the contact portion 52 is rotatably supported via the bearing portion 53. A pair of bearing portions 53 are disposed on the outer peripheral surface of the shaft portion 51.
  • the contact part 52 is a member formed in a cylindrical shape and is in contact with the inner peripheral surface of the heat transfer tube 101. Furthermore, a shaft portion 51 is disposed inside the contact portion 52, and a bearing portion 53 is disposed between the shaft portion 51 and the shaft portion 51. On the outer peripheral surface of both end portions of the contact portion 52, a convex portion 52A that is formed in an annular shape and protrudes radially outward is provided. The contact portion 52 contacts the heat transfer tube 101 at the radially outer end of the convex portion 52A.
  • the material constituting the contact portion 52 is preferably a material having elasticity such as resin. By the elastic deformation of the contact portion 52, the heat transfer tube 101 and the convex portion 52A can be reliably brought into contact with each other.
  • the bearing portion 53 is disposed between the shaft portion 51 and the contact portion 52, and allows the shaft portion 51 and the contact portion 52 to relatively rotate around the central axis L.
  • the contact portion 52 that is stationary in contact with the heat transfer tube 101 and the shaft portion 51 that is attached to the probe main body 41 and rotates around the central axis L are arranged.
  • the bearing part 53 which is a pair of radial bearing is arrange
  • the fixing unit 6 fixes the inspection apparatus 1 to the heat transfer tube 101 and the tube plate 102 and suppresses the occurrence of misalignment of the probe main body 41 and the heat transfer tube 101 or suppresses the amount of misalignment even if it occurs. Is.
  • This embodiment will be described by applying to an example in which two fixing parts 6 are provided in a housing.
  • the fixed portion 6 is mainly provided with a fixed shaft 61 and a fixing stabilizer (holding portion) 62.
  • the fixed shaft 61 is a columnar member that connects the housing 2 and the fixing stabilizer 62.
  • the fixing stabilizer 62 is disposed at the tip of the fixed shaft 61, and prevents or suppresses misalignment between the probe main body 41 and the heat transfer tube 101. Since the specific configuration of the fixing stabilizer 62 is the same as the configuration of the probe stabilizer 5, the description thereof is omitted.
  • the inspection for the presence or absence of defects in the heat transfer tube seal portion 103 by the inspection apparatus 1 having the above configuration will be described.
  • the probe portion 4 and the probe stabilizer 5 of the inspection apparatus 1 are inserted into the same heat transfer tube 101, and two fixings are made. Each part 6 is inserted into the corresponding heat transfer tube 101.
  • the probe portion 4 is inserted into the heat transfer tube 101 until the flange portion 41 ⁇ / b> B of the probe main body 41 hits the tube plate 102.
  • the probe stabilizer 5 and the fixing stabilizer 62 of the fixing portion 6 are in contact with the inner peripheral surface of the heat transfer tube 101.
  • the convex portion 52 ⁇ / b> A of the contact portion 52 in the probe stabilizer 5 and the fixing stabilizer 62 comes into contact with the inner peripheral surface of the heat transfer tube 101.
  • the convex portion 52 ⁇ / b> A is pressed against the inner peripheral surface of the heat transfer tube 101 by elastically deforming the contact portion 52.
  • the sensor portion 42 When the probe body 41 is pressed against the tube plate 102, the sensor portion 42 is pressed against the heat transfer tube seal portion 103 by the spring 44 as shown in FIGS. The sensor part 42 contacts the heat transfer tube seal part 103 at the contact surface 42A.
  • an eddy current flaw detection method In this state, the presence or absence of a defect in the heat transfer tube seal portion 103 is checked by an eddy current flaw detection method. Specifically, an eddy current is formed in the heat transfer tube seal portion 103 by the ECT coil 43, and the state of the eddy current is detected by the ECT coil 43. If there is a defect such as a blow hole in the heat transfer tube seal portion 103, the state of the eddy current changes as compared with the case where there is no defect. This change is detected by the ECT coil 43.
  • an eddy current flaw detection method used in the present embodiment a known method can be used and is not particularly limited.
  • the probe portion 4 when inspecting the presence or absence of a defect in the heat transfer tube seal portion 103, the probe portion 4 is first rotationally driven in one rotational direction by the rotating motor 3, and then rotationally driven in the other rotational direction.
  • the sensor unit 42 pressed against the heat transfer tube seal portion 103 is also rotationally driven, and the ECT coil 43 inspects for the presence or absence of defects in the heat transfer tube seal portion 103.
  • the sensor unit 42 comes into close contact with the contact surface 42A and the heat transfer tube seal portion 103, in other words, the outer shape of the contact surface 42A. It moves to the position of the matching heat transfer tube seal part 103.
  • the positions of the three ECT coils 43 in contact with the heat transfer tube seal portion 103 are different as shown in FIG. If the innermost coil is the inner coil 43N, the outermost coil is the outer coil 43F, and the intermediate coil 43M is between the two, the inner coil 43N is an area to be inspected.
  • the regions to be inspected by the intermediate coil 43M overlap each other. Furthermore, the region inspected by the intermediate coil 43M and the region inspected by the outer coil 43F overlap each other.
  • the centers of these coils are preferably shifted in the radial direction in the range of about 0 mm to about 3 mm. More preferably, the displacement is about 1 mm.
  • the inspection of the presence or absence of defects by the three ECT coils 43 is sequentially performed. That is, when the presence / absence of defects by the inner coil 43N is being checked, the presence / absence of defects by the intermediate coil 43M and the outer coil 43F is not checked. Similarly, when the inspection by the intermediate coil 43M is performed, the inspection by the inner coil 43N and the outer coil 43F is not performed. When the inspection by the outer coil 43F is performed, the inspection by the inner coil 43N and the intermediate coil 43M is not performed. These switching operations may be performed at any timing as long as it is possible to inspect for the presence or absence of defects, and are not particularly limited.
  • the probe portion 4 is extracted from the one heat transfer tube 101, the probe portion 4 is inserted into the next heat transfer tube 101, and the next heat transfer tube Inspection of the heat transfer tube seal 103 at 101 is performed. By repeating such a process, the heat transfer tube seal portions 103 in all the heat transfer tubes 101 are inspected.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are schematic diagrams for explaining the inspection results when the probe unit is rotationally driven in one rotational direction.
  • 6A and 6B are schematic diagrams for explaining the inspection results when the probe unit is rotationally driven in another rotational direction.
  • the defect D exists in the heat exchanger tube seal part 103.
  • the ECT coil 43 also moves in one rotation direction (right direction in FIG. 5A) as shown in FIG. 5A.
  • the obtained inspection result is a change in the signal value shown in FIG. 5B. That is, the signal value changes at the angle where the defect D exists.
  • the ECT coil 43 moves in another rotational direction (left direction in FIG. 6A) as shown in FIG. 6A.
  • the obtained inspection result is a change in the signal value shown in FIG. 6B. That is, as in the case where the probe unit 4 is driven to rotate in one rotation direction, the signal value changes at an angle where the defect D exists. That is, when the defect D exists in the heat transfer tube seal portion 103, substantially the same inspection result can be obtained even if the probe portion 4 is rotationally driven in one rotational direction and the other rotational direction.
  • FIG. 7A and FIG. 7B are schematic diagrams for explaining the inspection results when the probe unit is rotationally driven in one rotational direction.
  • FIG. 8A and FIG. 8B are schematic diagrams for explaining the inspection results when the probe unit is rotationally driven in another rotational direction.
  • the convex portion 52A has a slope with a large gradient when the probe unit 4 moves in one rotation direction, and has a slope with a small gradient when moved in the other rotation direction. .
  • the ECT coil 43 also moves in one rotation direction (right direction in FIG. 7A) as shown in FIG. 7A.
  • the obtained inspection result is a change in the signal value shown in FIG. 7B. That is, when the ECT coil 43 reaches the convex portion 52A, the signal value increases rapidly, and thereafter the signal value decreases gently.
  • the ECT coil 43 moves in the other rotational direction (left direction in FIG. 8A) as shown in FIG. 8A.
  • the obtained inspection result is a change in the signal value shown in FIG. 8B. That is, the signal value gradually increases from the time when the ECT coil 43 reaches the convex portion ND, and the maximum value of the signal value is greatly reduced as compared with the case where the probe unit 4 is driven to rotate in one rotation direction. To do.
  • FIG. 9A is a graph showing the amplitude of the signal value detected by the outer coil, and shows the amplitude of the real part.
  • FIG. 9B is a graph showing the amplitude of the signal value detected by the outer coil, and shows the amplitude of the imaginary part.
  • FIG. 10A is a graph showing the amplitude of the signal value detected by the intermediate coil, and shows the amplitude of the real part.
  • FIG. 10B is a graph showing the amplitude of the signal value detected by the intermediate coil, and shows the amplitude of the imaginary part.
  • FIG. 11A is a graph showing the amplitude of the signal value detected by the inner coil, and shows the amplitude of the real part.
  • FIG. 11B is a graph showing the amplitude of the signal value detected by the inner coil, and shows the amplitude of the imaginary part.
  • the horizontal axis indicates the elapsed time since the start of the inspection.
  • the circumferential angle in the heat transfer tube seal portion 103 is a function related to the above-described elapsed time.
  • the vertical axis indicates the amplitude of the real part or the imaginary part in the detected signal as described above, and the amplitude is 0 at the center of the vertical axis.
  • the amplitude of the real part and the amplitude of the imaginary part change in the defective part, and the direction of the amplitude change is opposite.
  • FIG. 12 is a belt-like graph showing changes in signal values detected by the outer coil, the intermediate coil, and the inner coil.
  • FIG. 13 is an annular graph showing changes in signal values detected by the outer coil, the intermediate coil, and the inner coil.
  • FIG. 12 shows changes in amplitude in the real part of signal values detected by the outer coil 43F, the intermediate coil 43M, and the inner coil 43N.
  • the horizontal axis represents the circumferential angle in the heat transfer tube seal portion 103.
  • FIG. 13 further shows changes in the amplitude of the signal values detected by the outer coil 43F, the intermediate coil 43M, and the inner coil 43N in the real part in accordance with the shape of the heat transfer tube seal portion 103.
  • the sensor portion 42 is pressed against the heat transfer tube seal portion 103 by inserting the probe main body 41 into the tube and pressing the flange portion 41B against the tube plate 102.
  • the sensor unit 42 can move the surface of the heat transfer tube seal portion 103 in the circumferential direction, and can inspect for defects in the heat transfer tube seal portion 103.
  • the presence or absence of defects in the predetermined range of the plurality of heat transfer tube seal portions 103 can be stably inspected, and the presence or absence of defects in the plurality of heat transfer tube seal portions 103 can be inspected in a short time. Therefore, the total number of heat transfer tube seals in the steam generator can be inspected. Since the inspection is based on the eddy current flaw detection method, the defect shape can be analyzed based on the inspection result.
  • the rotation direction of the probe main body 41 with respect to the heat transfer tube 101 may be rotatable in both directions, or may be only one of one rotation direction and the other rotation direction, and is not particularly limited. .
  • the sensor portion 42 is pressed against the heat transfer tube seal portion 103 by a spring 44 that is a metal elastic member. Therefore, the sensor part 42 can be more reliably pressed against the heat transfer tube seal part 103 as compared with the case where an elastic member formed of another material is used. Further, since the metal spring 44 that affects the inspection result of the presence / absence of defects by the eddy current flaw detection method is arranged away from the ECT coil 43 of the sensor unit 42, the presence / absence of defects in the heat transfer tube seal unit 103 can be accurately determined. Can be inspected.
  • the center axis (center) of the probe body 41 is aligned with the center axis (center) of the heat transfer tube 101. Therefore, the distance between the sensor unit 42 and the heat transfer tube seal unit 103 is easily kept constant, and disturbance noise due to the variation in the distance is less likely to be included in the inspection result by the sensor unit 42.
  • the probe main body 41 is rotated once with respect to the heat transfer tube 101 to inspect for the presence or absence of defects in a wider range in the heat transfer tube seal portion 103 than in the case where one sensor portion 42 is provided. Can do. Specifically, by arranging a plurality of sensor portions 42 in order from the outside in the radial direction in the heat transfer tube seal portion 103, a wide range in the heat transfer tube seal portion 103 can be inspected in a short time.
  • the plurality of sensor units 42 may be arranged so that the inspection ranges by the respective sensor units 42 do not overlap, or a part of the region to be inspected by one sensor unit 42 may be adjacent to another. You may arrange
  • a plurality of sensor units 42 are arranged so as to overlap, one defect can be detected by at least two sensor units 42, and disturbance noise can be removed from the detection results of the sensor units 42. That is, disturbance noise has a low probability of being generated at the same position by the plurality of sensor units 42, and often appears in the detection result of one sensor unit 42.
  • the defect is detected at the same position by the plurality of sensor units 42. Therefore, disturbance noise can be easily removed from the detection result by the sensor unit 42.
  • the inspection result by one sensor unit 42 is influenced by the other sensor unit 42 because the inspection by another sensor unit 42 is not performed. Can be prevented. Furthermore, since the inspection by the plurality of sensor units 42 is sequentially performed, for example, the inspection region in the heat transfer tube seal unit 103 can be inspected without any gap while the probe main body 41 rotates once.
  • the sensor unit 42 Even when a misalignment occurs in which the center axis of the probe main body 41 and the center axis of the heat transfer tube 101 are misaligned, the sensor unit 42 has the same shape as the heat transfer tube seal portion 103 and the contact surface 42A. It is easy to move to the region of the heat tube seal portion 103. In other words, the copyability is high. As a result, the accuracy of the inspection result for the presence or absence of defects in the sensor unit 42 can be increased.
  • the central axis of the probe main body 41 is aligned with the central axis of the heat transfer tube 101 by the probe stabilizer 5, even if the probe main body 41 is rotated to inspect for the presence or absence of defects in the heat transfer tube seal portion 103, the sensor portion 42 and the heat transfer tube Variation in the distance to the seal portion 103 can be suppressed. As a result, the accuracy of the inspection result for the presence or absence of defects in the sensor unit 42 can be increased.
  • the fixing stabilizer 62 and the probe stabilizer 5 are respectively inserted into the heat transfer tube 101 and come into contact with the inner peripheral surface thereof, so that the center axis of the probe body 41 can be easily aligned with the center axis of the heat transfer tube 101. Furthermore, since the fixing stabilizer 62 is inserted into another heat transfer tube 101 as compared with the case where only the probe stabilizer 5 and the probe main body 41 are inserted into the heat transfer tube 101, the inspection apparatus 1 is connected to the probe stabilizer 5 and the fixing tube. The heat exchanger tube 101 and the tube plate 102 are fixed by the stabilizer 62. Therefore, even if the probe main body 41 is rotated with respect to the heat transfer tube 101, the posture of the inspection apparatus 1 does not change or move due to the reaction. That is, even if the probe main body 41 and the sensor part 42 are rotated, the occurrence of misalignment in the probe main body 41 can be suppressed.
  • the present invention is applied to an inspection apparatus used for defect inspection of the SG heat transfer tube seal portion.
  • the present invention is an inspection apparatus that performs defect inspection on a nonmagnetic metal material. It can be applied to and is not particularly limited.
  • Probe stabilizer (alignment part) 41 Probe body (main body) 42 Sensor (probe) 44 Spring (Pressing part) 62 Stabilizer for fixing (holding part) 101 Heat transfer tube 102 Tube sheet 103 Heat transfer tube seal (welded)

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Abstract

 蒸気発生器における伝熱管シール部の全数を検査するとともに欠陥形状の分析を行うことができる検査装置を提供する。渦電流探傷法を用いて管(101)と管板(102)との溶接部(103)における欠陥の有無を検査する検査装置であって、管(101)に挿入される円柱部(41A)および管板(102)に押し当てられる鍔部(41B)を有し、溶接部(103)に対して回転可能とされた本体(41)と、本体(41)の内部に配置されるとともに、溶接部(103)に対して接近離間可能とされ、溶接部(103)における欠陥を検出する探触子(42)と、探触子(42)を溶接部に向かって押圧する押圧部(44)と、が設けられている。

Description

検査装置
 本発明は、配管と管板との溶接部、特に、蒸気発生器における伝熱管シール溶接部の検査に用いて好適な検査装置に関する。
 1次冷却水の熱を用いて2次冷却水を沸騰させて蒸気を発生させる蒸気発生器(以下、「SG」と表記する。)には、複数の伝熱管と、当該伝熱管の端部が溶接され伝熱管を支持する管板と、が設けられている。伝熱管の外部の2次冷却水は、伝熱管の内部を流れる1次冷却水により加熱される。管板は、伝熱管を支持するだけでなく、1次冷却水と2次冷却水との間を仕切るものでもある。
 そのため、伝熱管と管板との溶接部分(以下、「伝熱管シール部」と表記する。)は、2次冷却水側への1次冷却水の漏れ等を防ぐことが求められる。
 ここで、伝熱管シール部に欠陥が存在すると、1次冷却水の圧力などにより欠陥が1次冷却水側または2次冷却水側に開口し、1次冷却水などが漏れる経路(リークパス)が形成される懸念があった。
 そこで、SGの製造における最終段階で、SGに対して耐圧試験を行ってリークパスの有無を確認する健全性確認が行われている。しかし、このような試験を行う前に、伝熱管シール部における欠陥を事前に検知できることが望ましい。
 このような欠陥が伝熱管シール部の表面に開口した割れである場合には、浸透検査(PT)や、リークテストで検知することができる。しかし、これらの検査方法ではブローホールのような内在型欠陥、つまり、表面に開口していない欠陥は検知できないという問題があった。
 その一方で、放射線検査(RT)は、伝熱管シール部に内在する欠陥も検出することができる。しかし、RTでは、上述の検査方法と比較して欠陥の検査速度が遅い。そのため、数千本の伝熱管を有するSGにおける伝熱管シール部の全数を、RTにより検査することは時間がかかりすぎて実用的ではない。
 RTによる検査ではブローホールを検出できるが、ブローホールの深さ(表面からブローホールまでの距離)を特定できないという問題があった。
 そのため、伝熱管シール部の表面に存在する欠陥を比較的高速に検査できる渦電流探傷法(ECT)の適用が望まく、種々の検査方法が提案されている(例えば、特許文献1および2参照。)。
特開平5-322855号公報 特開2005-262218号公報
 ECTは、ECTコイルを用いて伝熱管シール部などの検査対象の表面に高周波の渦電流を流し、欠陥による渦電流の流れ難さや位相変化を電磁誘導の変化として検出する方法である。一方で、コイルと検査対象の距離変動も検出される。
 そのため、欠陥を正確に検出するためには、ECTコイルと伝熱管シール部の表面との間のギャップを一定に保つことが必要となる。言い換えると、伝熱管シール部における表面の凹凸にECTコイルを追従して移動させる必要があるという問題があった。
 さらに、ECTにおいて欠陥の有無を一度に検査できる範囲は、ECTコイルとほぼ同じ範囲である。そのため、伝熱管シール部における欠陥の有無を検査するためには、ECTコイルを伝熱管シール部の周方向および径方向に移動させる必要があるという問題があった。
 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、蒸気発生器における伝熱管シール部の全数を検査するとともに欠陥形状の分析を行うことができる検査装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
 本発明の一態様の検査装置は、渦電流探傷法を用いて管と管板との溶接部における欠陥の有無を検査する検査装置であって、前記管に挿入される円柱部および前記管板に押し当てられる鍔部を有し、前記溶接部に対して回転可能とされた本体と、前記本体の内部に配置されるとともに、前記溶接部に対して接近離間可能とされ、前記溶接部における欠陥を検出する探触子と、前記探触子を前記溶接部に向かって押圧する押圧部と、が設けられている。
 本発明の一態様によれば、本体を管に差し込み、鍔部を管板に押し当てることにより、探触子は溶接部に押し当てられる。この状態で本体を管に対して回転させることにより、探触子は溶接部の表面を周方向に移動し、溶接部における欠陥の有無を検査できる。言い換えると、複数の溶接部の所定範囲における欠陥の有無を安定して検査することができ、複数の溶接部における欠陥の有無を短時間で検査することができる。
 さらに、管に対する本体の回転方向は、一の回転方向および他の回転方向のいずれか一方向のみであってもよいし、両方向に回転可能であってもよい。
 本体が両方向に回転可能である場合には、一の回転方向により得られた検査結果と、他の回転方向により得られた検査結果とを比較することにより、検査結果から表面突起などの外乱ノイズを除くことができる。
 上記発明においては、前記押圧部は弾性部材であって、前記押圧部は、前記探触子から所定距離以上に離れて配置されていることが望ましい。
 本発明の一態様によれば、探触子は弾性部材(例えばバネ)である押圧部により溶接部に押し当てられる。そのため、他の手段を用いて探触子を溶接部に押しつける場合と比較して、より確実に探触子を溶接部に押し当てることができる。
 さらに、押圧部が金属材料などのように探触子を用いた渦電流探傷法による欠陥の有無の検査に影響を与える材料、例えば、金属材料から形成されている場合であっても、押圧部は探触子から所定距離だけ離れて配置されているため、溶接部における欠陥の検出には影響を与えず正確に検査することができる。金属材料としてステンレス等の非磁性体を用いるとより渦電流が励起されにくくなり、欠陥検出への影響を抑えることができる。
 ここで所定距離とは、探触子による欠陥の有無の検査、具体的には探触子により押圧部に渦電流が励起されない距離、または、押圧部に渦電流が励起されても、当該渦電流により探触子から出力される信号が無視できる大きさとなる距離のことである。
 一般的には、探触子を構成するECTコイルの寸法程度の距離を離すことが望ましい。
 上記発明においては、前記本体には複数の前記探触子が設けられ、複数の前記探触子は、前記本体の周方向に等間隔に配置されていることが望ましい。
 本発明の一態様によれば、探触子は溶接部に対して周方向に等間隔に離れた位置に押し当てられるため、本体の中心は管の中心に合わせられる。そのため、探触子と溶接部との距離が一定に保たれやすくなり、探触子による検査結果に当該距離の変動による外乱ノイズが含まれにくくなる。
 探触子の数としては、複数であれば何個であってもよいが、本体の安定性および探触子の配置スペースの観点から3個であることが望ましい。3個の探触子を用いる場合には、探触子の配置間隔は約120°であることが好ましい。
 上記発明においては、前記本体には複数の前記探触子が設けられ、複数の前記探触子のそれぞれは、前記溶接部における異なる半径位置に押しあてられることが望ましい。
 本発明の一態様によれば、本体を管に対して一回転させることにより、1個の探触子が設けられている場合と比較して、溶接部におけるより広い範囲について欠陥の有無を検査することができる。具体的には、溶接部における半径方向の外側から内側に複数の探触子を順に並べることにより、溶接部における広い範囲を短時間で検査することができる。
 さらに、複数の探触子は、ぞれぞれの探触子による検査範囲が重ならないように配置されてもよいし、一の探触子によって検査される領域の一部が、隣接する他の探触子によって検査される領域と重複する(オーバーラップする)ように配置してもよい。
 複数の探触子がオーバーラップするように配置された場合には、1つの欠陥を少なくとも2つの探触子で検出することができ、探触子による検出結果から外乱ノイズを除くことができる。つまり、外乱ノイズは複数の探触子によって同じ位置に発生する確率が低く、多くの場合には、1つの探触子の検出結果に表れる。その一方で、欠陥は複数の探触子によって同じ位置に検出される。そのため、探触子による検出結果から外乱ノイズを容易に除くことができる。
 上記構成においては、複数の前記探触子は、逐次的に前記溶接部の欠陥の有無を検査することが望ましい。
 本発明の一態様によれば、一の探触子により欠陥の有無の検査を行う際に、他の探触子による検査は行われないため、一の探触子による検査結果が、他の探触子による影響を受けることを防止できる。さらに、複数の探触子による検査を逐次的に行うため、例えば本体が一回転する間に、溶接部における検査領域を隙間なく検査することができる。
 上記発明においては、前記探触子における前記溶接部と当接する面は、前記探触子が当接される前記溶接部の形状に合わせて形成されていることが望ましい。
 本発明の一態様によれば、例えば本体の中心と管の中心とがずれる芯ずれが発生した場合であっても、探触子は溶接部と当接する面の形状と同一の形状を有する溶接部の領域に移動しやすくなる。言い換えると倣い性が高くなる。その結果、探触子における欠陥の有無の検査結果の精度を高くすることができる。
 上記発明においては、前記円柱部の先端には、前記管の内周面に回転可能に接触し、前記本体の中心を前記管の中心に合わせる調芯部が設けられていることが望ましい。
 本発明の一態様によれば、調芯部により本体の中心が管の中心に合わせられるため、本体を回転させて溶接部における欠陥の有無を検査しても、探触子と溶接部との間の距離の変動を抑えることができる。その結果、探触子における欠陥の有無の検査結果の精度を高くすることができる。
 上記発明においては、前記円柱部が挿入された前記管以外の他の管に挿入され、該他の管の内周面に接触する保持部が設けられていることが望ましい。
 本発明の一態様によれば、保持部および調芯部がそれぞれ管に挿入され、その内周面に接触することにより、本体の中心が管の中心に合わせられやすくなる。
 さらに、調芯部および本体のみが管に挿入される場合と比較して、保持部が他の管に挿入されるため、検査装置は調芯部および保持部により管および管板に固定される。そのため、本体を管に対して回転させても、その反動で検査装置の姿勢が変化したり、移動したりすることがない。つまり、本体および探触子を回転させても、本体における芯ずれの発生を抑制することができる。
 本発明の検査装置によれば、溶接部に対して回転可能とされた本体の内部に溶接部における欠陥を検出する探触子を溶接部に対して接近離間可能に配置し、押圧部によって探触子を溶接部に向かって押圧することにより、蒸気発生器における伝熱管シール部の全数を検査するとともに欠陥形状の分析を行うことができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る検査装置の構成を説明する模式図である。 図1のプローブ本体およびプローブ部スタビライザの構成を説明する断面視図である。 図2のセンサ部、ECTコイルおよびバネの構成を説明する断面視図である。 図2のセンサ部の配置を説明する模式図である。 プローブ部が一の回転方向に回転駆動されたときの検査結果について説明する模式図である。 プローブ部が一の回転方向に回転駆動されたときの検査結果について説明する模式図である。 プローブ部が他の回転方向に回転駆動された時の検査結果について説明する模式図である。 プローブ部が他の回転方向に回転駆動された時の検査結果について説明する模式図である。 プローブ部が一の回転方向に回転駆動されたときの検査結果について説明する模式図である。 プローブ部が一の回転方向に回転駆動されたときの検査結果について説明する模式図である。 プローブ部が他の回転方向に回転駆動された時の検査結果について説明する模式図である。 プローブ部が他の回転方向に回転駆動された時の検査結果について説明する模式図である。 外側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、実部の振幅を示すものである。 外側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、虚部の振幅を示すものである。 中間コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、実部の振幅を示すものである。 中間コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、虚部の振幅を示すものである。 内側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、実部の振幅を示すものである。 内側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、虚部の振幅を示すものである。 外側コイル、中間コイルおよび内側コイルにより検出された信号値の変化を示す帯状のグラフである。 外側コイル、中間コイルおよび内側コイルにより検出された信号値の変化を示す円環状のグラフである。
 この発明の一実施形態に係る検査装置について、図1から図13を参照して説明する。
 図1は、本実施形態に係る検査装置の構成を説明する模式図である。
 本実施形態では、本発明の検査装置を蒸気発生器における伝熱管(管)101と管板102との間の溶接部である伝熱管シール部(溶接部)103におけるブローホールなどの欠陥の有無を、渦電流探傷法を用いて検査する検査装置に適用して説明する。
 検査装置1には、図1に示すように、筐体2と、回転用モータ3と、プローブ部4と、プローブスタビライザ(調芯部)5と、固定部6と、が主に設けられている。
 筐体2は、図1に示すように、プローブ部4、プローブスタビライザ5および固定部6を支持するものであって、内部に回転用モータ3が収納されているものである。
 回転用モータ3は、プローブ部4を伝熱管シール部103に対して一の回転方向および他の回転方向に回転させるものである。
 回転用モータ3は筐体2の内部に配置され、筐体2の外部に配置されたプローブ部4とは、中心軸線まわりに回転可能とされた回転軸31を介して接続されている。
 回転用モータ3としては、公知のモータを用いることができ、特に限定するものではない。
 図2は、図1のプローブ本体およびプローブ部スタビライザの構成を説明する断面視図である。図3は、図2のセンサ部、ECTコイルおよびバネの構成を説明する断面視図である。
 プローブ部4は、伝熱管シール部103における欠陥の有無を検出するものである。
 プローブ部4には、図2および図3に示すように、プローブ本体(本体)41と、センサ部(探触子)42と、ECTコイル43と、スプリング(押圧部)44と、が主に設けられている。
 プローブ本体41は、センサ部42、ECTコイル43およびスプリング44などを内部に収納するとともに、ECTコイル43を伝熱管シール部103の近傍に配置させるものである。さらにプローブ本体41は、ECTコイル43による渦電流探傷法を用いた欠陥の有無の検出への影響を考慮して、樹脂などの影響を与えにくい材料から形成されている。
 プローブ本体41には、図2に示すように、円柱部41Aと、鍔部41Bと、が主に設けられている。
 円柱部41Aは、プローブ本体41の先端側(図2の左側)に形成された部分であって、伝熱管101の内部に挿入可能とするために、伝熱管101の内径よりも小さな径で形成されている部分である。さらに、円柱部41Aの先端側にはプローブスタビライザ5が取り付けられ、円柱部41Aの筐体側(図2の右側)には鍔部41Bが設けられている。
 鍔部41Bは、プローブ本体41の筐体側に形成された部分であって、管板102に押し当てるために、伝熱管101の内径よりも大きな径で形成されている部分である。さらに、鍔部41Bの先端側には円柱部41Aが設けられ、筐体2側には回転軸31が取り付けられている。
 図4は、図2のセンサ部の配置を説明する模式図である。
 プローブ本体41における円柱部41Aと鍔部41Bとの接続部分には、図2に示すように、センサ部42、ECTコイル43およびスプリング44が配置されている。
 さらに、本実施形態では、プローブ本体41にセンサ部42、ECTコイル43およびスプリング44の組が3組配置されている。より具体的には、筐体2からプローブ本体41を見た図である図4に示すように、3組のセンサ部42、ECTコイル43およびスプリング44が、それぞれ約120°間隔で配置されている。
 その一方で、3組のセンサ部42、ECTコイル43およびスプリング44は、図4に示すように、センサ部42およびECTコイル43と伝熱管シール部103と接触する半径方向の位置が、それぞれ異なるように配置されている。
 センサ部42は、図2および図3に示すように、内部にECTコイル43を収納するとともに、伝熱管シール部103に押し当てられるものである。センサ部42は、プローブ本体41の中心軸線Lに対して所定の角度だけ傾いた方向に移動可能に配置されたものである。より具体的には、筐体2からプローブスタビライザ5に向かって中心軸線Lから離れる方向に傾いた方向に移動可能に配置されたものである。傾きの角度αは、センサ部42と伝熱管シール部103との接触位置に基づいて定められるものであって、センサ部42が伝熱管シール部103の接触位置の面における法線方向に延びる角度である。つまり、センサ部42を伝熱管シール部103の外周側と接触させる場合には、傾きの角度αは大きくなり、内周側と接触させる場合には、傾きの角度αは小さくなる。
 センサ部42は、図3に示すように、一方の端部が閉塞された円筒状に形成された部材であって、閉塞端における外側の面は伝熱管シール部103に押し当てられる当接面42Aでもある。当接面42Aは、押し当てられる伝熱管シール部103の外形に合わせた形状に形成されている。
 センサ部42とプローブ本体41との間には隙間が形成され、センサ部42が円筒の径方向、つまりセンサ部42の可動方向に対して垂直な方向に微小に移動可能とされている。
 さらに、センサ部42の外周側には、スプリング44が押し当てられる段差部42Bが設けられている。段差部42Bは、プローブ本体41から伝熱管シール部103に向かって(図3の下側に向かって)径が大きくなる段差である。段差部42Bは、当接面42Aから所定距離だけ離れた位置に形成されている。所定距離は、段差部42Bに押し当てられるスプリング44が、伝熱管シール部103における欠陥の有無の検査に影響を与えない距離である。
 センサ部42は、ECTコイル43による渦電流探傷法を用いた欠陥の有無の検出への影響を考慮して、樹脂などの影響を与えにくい材料から形成されている。
 ECTコイル43は、伝熱管シール部103のおける欠陥の有無の検査を行うものである。具体的には、伝熱管シール部103に渦電流を発生させるものであり、かつ、伝熱管シール部103に発生した渦電流を検出するものである。ECTコイル43は、センサ部42における当接面42Aの近傍に配置され、センサ部42とともに伝熱管シール部103に押し当てられるものである。
 ECTコイル43の形式としては、渦電流探傷法に適用されている公知の形式を用いることができ、特に限定するものではない。
 スプリング44は、センサ部42およびECTコイル43を伝熱管シール部103に向かって押し当てるものである。スプリング44は、センサ部42とプローブ本体41の間に配置され、かつ、センサ部42の段差部42Bと接触するように配置されている。スプリング44を段差部42Bに接触させることにより、スプリング44とECTコイル43とが所定の距離だけ離される。
 スプリング44としては公知のものを用いることができ、特に限定されるものではない。
 プローブスタビライザ5は、図2に示すように、プローブ本体41の先端に配置され、プローブ本体41と伝熱管101との間の芯ずれを防止または抑制するものである。
 プローブスタビライザ5には、軸部51と、接触部52と、ベアリング部53と、が主に設けられている。
 軸部51は、円柱状に形成された部材であって、プローブ本体41における円柱部41Aの先端に取り付けられるものである。さらに、ベアリング部53を介して接触部52を回転可能に支持するものである。
 軸部51における外周面には、一対のベアリング部53が配置されている。
 接触部52は、円筒状に形成された部材であって、伝熱管101の内周面と接触するものである。さらに、接触部52の内部には、軸部51が配置されるとともに、軸部51との間にベアリング部53が配置されている。
 接触部52における両端部の外周面には、円環状に形成されるとともに径方向外側に突出して形成された凸部52Aが設けられている。凸部52Aにおける径方向外側の端部において、接触部52は伝熱管101と接触する。
 接触部52を構成する材料としては、樹脂などの弾性を有する材料であることが好ましい。接触部52が弾性変形することにより、伝熱管101と凸部52Aとを確実に接触させることができる。
 ベアリング部53は、軸部51と接触部52との間に配置されるものであり、軸部51と接触部52とを中心軸線Lまわりに相対回転可能とするものである。具体的には、伝熱管101と接触して静止している接触部52と、プローブ本体41に取り付けられ中心軸線Lまわりに回転する軸部51との間の配置されるものである。
 本実施形態では、一対のラジアルベアリングであるベアリング部53が中心軸線Lに沿う方向に間隔をあけて配置されている。
 固定部6は、検査装置1を伝熱管101および管板102に固定するとともに、プローブ本体41および伝熱管101の芯ずれの発生を抑制する、または、発生しても芯ずれの量を抑制するものである。本実施形態には、筐体に2つの固定部6が設けられている例に適用して説明する。
 固定部6には、図1に示すように、固定軸61と、固定用スタビライザ(保持部)62とが主に設けられている。
 固定軸61は、筐体2と固定用スタビライザ62とをつなぐ柱状の部材である。
 固定用スタビライザ62は、固定軸61の先端に配置され、プローブ本体41と伝熱管101との間の芯ずれを防止または抑制するものである。固定用スタビライザ62の具体的な構成は、プローブスタビライザ5の構成と同様であるため、その説明を省略する。
 次に、上記の構成からなる検査装置1による伝熱管シール部103における欠陥の有無の検査について説明する。
 伝熱管シール部103における欠陥の有無を検査する場合には、図1および図2に示すように、検査装置1のプローブ部4およびプローブスタビライザ5を同じ伝熱管101に挿入するとともに、2つの固定部6をそれぞれ対応する伝熱管101に挿入する。
 プローブ部4は、図2に示すように、プローブ本体41の鍔部41Bが管板102に突き当たるまで伝熱管101に差し込まれる。
 その一方で、プローブスタビライザ5および固定部6の固定用スタビライザ62は伝熱管101の内周面と接触する。具体的にはプローブスタビライザ5および固定用スタビライザ62における接触部52の凸部52Aが伝熱管101の内周面と接触する。このとき、接触部52が弾性変形することにより、凸部52Aが伝熱管101の内周面に押し当てられる。
 プローブ本体41が管板102に押し当てられると、図2および図3に示すように、センサ部42がスプリング44により伝熱管シール部103に押し当てられる。センサ部42は当接面42Aにおいて伝熱管シール部103と接触する。
 この状態において、渦電流探傷法による伝熱管シール部103における欠陥の有無の検査が行われる。具体的には、ECTコイル43によって伝熱管シール部103に渦電流が形成され、当該渦電流の状態がECTコイル43によって検出される。伝熱管シール部103にブローホール等の欠陥が存在すると、欠陥がない場合と比較して、上述の渦電流の状態が変化する。この変化がECTコイル43によって検出される。
 本実施形態で用いられる渦電流探傷法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定するものではない。
 さらに、伝熱管シール部103における欠陥の有無を検査する際には、回転用モータ3によりプローブ部4が、まず一の回転方向に回転駆動され、その後他の回転方向に回転駆動される。プローブ部4が回転駆動されると、伝熱管シール部103に押しつけられたセンサ部42も回転駆動され、ECTコイル43により伝熱管シール部103の欠陥の有無が検査される。
 このとき、プローブ本体41と伝熱管101との間の芯ずれが発生すると、センサ部42は当接面42Aと伝熱管シール部103と密着するように、言い換えると、当接面42Aの外形と合う伝熱管シール部103の位置に移動する。
 3つのECTコイル43は、図4に示すように、伝熱管シール部103と接触する位置が異なっている。最も内径側に配置されたものを内側コイル43N、最も外径側に配置されたものを外側コイル43F、両者の間に配置されたものを中間コイル43Mとすると、内側コイル43Nが検査する領域と、中間コイル43Mが検査する領域とは互いに重なり合っている。さらに、中間コイル43Mが検査する領域と、外側コイル43Fが検査する領域とは互いに重なり合っている。
 例えば、内側コイル43N、中間コイル43M、外側コイル43Fの直径が約3mmである場合には、これらのコイルの中心は、径方向に約0mmから約3mmの範囲でずらされることが好ましく、更には、約1mmずらされることがより好ましい。
 さらに3つのECTコイル43による欠陥の有無の検査は逐次的に行われる。つまり、内側コイル43Nによる欠陥の有無の検査が行われている際には、中間コイル43Mおよび外側コイル43Fによる欠陥の有無の検査は行われていない。同様に、中間コイル43Mによる検査が行われている際には、内側コイル43Nおよび外側コイル43Fによる検査が行われていない。外側コイル43Fによる検査が行われている際には、内側コイル43Nおよび中間コイル43Mによる検査が行われていない。
 これらの切り替えは、欠陥の有無の検査が可能なタイミングであれば、どのようなタイミングであってもよく、特に限定するものではない。
 上述のようにして一の伝熱管101における伝熱管シール部103の検査が終了すると、一の伝熱管101からプローブ部4を抜き出し、プローブ部4を次の伝熱管101に差し込み、次の伝熱管101における伝熱管シール部103の検査が行われる。このような過程を繰り返すことにより、全ての伝熱管101における伝熱管シール部103の検査が行われる。
 次に、プローブ部4が一の回転方向および他の回転方向に回転駆動されたときの検査結果について説明する。
 図5Aおよび図5Bは、プローブ部が一の回転方向に回転駆動されたときの検査結果について説明する模式図である。図6Aおよび図6Bは、プローブ部が他の回転方向に回転駆動された時の検査結果について説明する模式図である。
 まず、伝熱管シール部103に欠陥Dが存在した場合について説明する。
 プローブ部4が一の回転方向に回転駆動されると、図5Aに示すように、ECTコイル43も一の回転方向(図5Aの右方向)に移動する。その結果、得られた検査結果が図5Bに示す信号値の変化である。つまり、欠陥Dが存在する角度において信号値が変化する。
 その一方、プローブ部4が他の回転方向に回転駆動されると、図6Aに示すように、ECTコイル43は他の回転方向(図6Aの左方向)に移動する。その結果、得られた検査結果が図6Bに示す信号値の変化である。つまり、プローブ部4が一の回転方向に回転駆動された場合と同様に、欠陥Dが存在する角度において信号値が変化する。
 つまり、伝熱管シール部103に欠陥Dが存在する場合には、プローブ部4を一の回転方向および他の回転方向に回転駆動しても、ほぼ同様の検査結果が得られる。
 次に、伝熱管シール部103の表面に凸部52Aが存在し、欠陥Dが存在しない場合について説明する。
 図7Aおよび図7Bは、プローブ部が一の回転方向に回転駆動されたときの検査結果について説明する模式図である。図8Aおよび図8Bは、プローブ部が他の回転方向に回転駆動された時の検査結果について説明する模式図である。
 ここで凸部52Aは、プローブ部4が一の回転方向に移動する場合には、勾配が大きな斜面を有し、他の回転方向に移動する場合には、勾配が小さな斜面を有するものである。
 プローブ部4が一の回転方向に回転駆動されると、図7Aに示すように、ECTコイル43も一の回転方向(図7Aの右方向)に移動する。その結果、得られた検査結果が図7Bに示す信号値の変化である。つまり、ECTコイル43が凸部52Aに到達した時点で信号値が急激に上昇し、その後なだらかに信号値が低下する。
 その一方、プローブ部4が他の回転方向に回転駆動されると、図8Aに示すように、ECTコイル43は他の回転方向(図8Aの左方向)に移動する。その結果、得られた検査結果が図8Bに示す信号値の変化である。つまり、ECTコイル43が凸部NDに到達した時点からなだらかに信号値が上昇し、プローブ部4が一の回転方向に回転駆動された場合と比較して、信号値の最大値は大幅に減少する。
 つまり、伝熱管シール部103に欠陥Dが存在せず、凸部NDのみが存在する場合には、プローブ部4を一の回転方向に回転駆動して得られる検査結果と、他の回転方向に回転駆動して得られる検査結果と、は大幅に異なる。
 次に、ECTコイル43により検出された検出信号について説明する。
 図9Aは、外側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、実部の振幅を示すものである。図9Bは、外側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、虚部の振幅を示すものである。図10Aは、中間コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、実部の振幅を示すものである。図10Bは、中間コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、虚部の振幅を示すものである。図11Aは、内側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、実部の振幅を示すものである。図11Bは、内側コイルにより検出された信号値の振幅を示すグラフであり、虚部の振幅を示すものである。
 図9Aから図11Bにおいて、横軸は検査を開始してからの経過時間を示している。伝熱管シール部103における周方向角度は、上述の経過時間に係る関数である。
 その一方、縦軸は上述のように、検出された信号における実部または虚部の振幅を示し、縦軸の中央において振幅が0になっている。
 外側コイル43Fにより検出された信号値をみると、図9Aおよび図9Bに示すように、欠陥のある部分で実部の振幅も虚部の振幅が変化し、振幅の変化の方向が逆である。中間コイル43Mおよび内側コイル43Nにおいても同様である(図10A、図10B、図11Aおよび図11B参照。)。
 図12は、外側コイル、中間コイルおよび内側コイルにより検出された信号値の変化を示す帯状のグラフである。図13は、外側コイル、中間コイルおよび内側コイルにより検出された信号値の変化を示す円環状のグラフである。
 図12では、外側コイル43F、中間コイル43Mおよび内側コイル43Nにより検出された信号値の実部における振幅の変化が示されている。横軸は伝熱管シール部103における周方向角度である。
 このようにすることで、伝熱管シール部103における欠陥の存在位置を容易に把握することができる。
 図13では、さらに伝熱管シール部103の形状に合わせて外側コイル43F、中間コイル43Mおよび内側コイル43Nにより検出された信号値の実部における振幅の変化が示されている。
 このようにすることで、伝熱管シール部103における欠陥の存在位置を更に容易に把握することができる。
 上記の構成によれば、プローブ本体41を管に差し込み、鍔部41Bを管板102に押し当てることにより、センサ部42は伝熱管シール部103に押し当てられる。この状態でプローブ本体41を伝熱管101に対して回転させることにより、センサ部42は伝熱管シール部103の表面を周方向に移動し、伝熱管シール部103における欠陥の有無を検査できる。言い換えると、複数の伝熱管シール部103の所定範囲における欠陥の有無を安定して検査することができ、複数の伝熱管シール部103における欠陥の有無を短時間で検査することができる。そのため、蒸気発生器における伝熱管シール部の全数を検査することができる。渦電流探傷法による検査であるため、検査結果に基づいて欠陥形状の分析を行うこともできる。
 プローブ本体41が両方向に回転可能であるため、一の回転方向により得られた検査結果と、他の回転方向により得られた検査結果とを比較することにより、検査結果から表面突起などの外乱ノイズを除くことができる。
 伝熱管101に対するプローブ本体41の回転方向は、両方向に回転可能であってもよいし、一の回転方向および他の回転方向のいずれか一方向のみであってもよく、特に限定するものではない。
 センサ部42は金属製の弾性部材であるスプリング44により伝熱管シール部103に押し当てられる。そのため、他の材料から形成された弾性部材を用いた場合と比較して、より確実にセンサ部42を伝熱管シール部103に押し当てることができる。
 さらに、渦電流探傷法による欠陥の有無の検査結果に影響を与える金属製のスプリング44がセンサ部42のECTコイル43から離して配置されているため、伝熱管シール部103における欠陥の有無を正確に検査することができる。
 センサ部42は伝熱管シール部103に対して周方向に等間隔に離れた位置に押し当てられるため、プローブ本体41の中心軸線(中心)は伝熱管101の中心軸線(中心)に合わせられる。そのため、センサ部42と伝熱管シール部103との距離が一定に保たれやすくなり、センサ部42による検査結果に当該距離の変動による外乱ノイズが含まれにくくなる。
 プローブ本体41を伝熱管101に対して一回転させることにより、1個のセンサ部42が設けられている場合と比較して、伝熱管シール部103におけるより広い範囲について欠陥の有無を検査することができる。具体的には、伝熱管シール部103における半径方向の外側から内側に複数のセンサ部42を順に並べることにより、伝熱管シール部103における広い範囲を短時間で検査することができる。
 さらに、複数のセンサ部42は、ぞれぞれのセンサ部42による検査範囲が重ならないように配置されてもよいし、一のセンサ部42によって検査される領域の一部が、隣接する他のセンサ部42によって検査される領域と重複する(オーバーラップする)ように配置してもよい。
 複数のセンサ部42がオーバーラップするように配置された場合には、1つの欠陥を少なくとも2つのセンサ部42で検出することができ、センサ部42による検出結果から外乱ノイズを除くことができる。つまり、外乱ノイズは複数のセンサ部42によって同じ位置に発生する確率が低く、多くの場合には、1つのセンサ部42の検出結果に表れる。その一方で、欠陥は複数のセンサ部42によって同じ位置に検出される。そのため、センサ部42による検出結果から外乱ノイズを容易に除くことができる。
 一のセンサ部42により欠陥の有無の検査を行う際に、他のセンサ部42による検査は行われないため、一のセンサ部42による検査結果が、他のセンサ部42による影響を受けることを防止できる。さらに、複数のセンサ部42による検査を逐次的に行うため、例えばプローブ本体41が一回転する間に、伝熱管シール部103における検査領域を隙間なく検査することができる。
 プローブ本体41の中心軸線と伝熱管101の中心軸線とがずれる芯ずれが発生した場合であっても、センサ部42は伝熱管シール部103と当接面42Aの形状と同一の形状を有する伝熱管シール部103の領域に移動しやすい。言い換えると倣い性が高い。その結果、センサ部42における欠陥の有無の検査結果の精度を高くすることができる。
 プローブスタビライザ5によりプローブ本体41の中心軸線が伝熱管101の中心軸線に合わせられるため、プローブ本体41を回転させて伝熱管シール部103における欠陥の有無を検査しても、センサ部42と伝熱管シール部103との間の距離の変動を抑えることができる。その結果、センサ部42における欠陥の有無の検査結果の精度を高くすることができる。
 固定用スタビライザ62およびプローブスタビライザ5がそれぞれ伝熱管101に挿入され、その内周面に接触することにより、プローブ本体41の中心軸線が伝熱管101の中心軸線に合わせられやすくなる。
 さらに、プローブスタビライザ5およびプローブ本体41のみが伝熱管101に挿入される場合と比較して、固定用スタビライザ62が他の伝熱管101に挿入されるため、検査装置1はプローブスタビライザ5および固定用スタビライザ62により伝熱管101および管板102に固定される。そのため、プローブ本体41を伝熱管101に対して回転させても、その反動で検査装置1の姿勢が変化したり、移動したりすることがない。つまり、プローブ本体41およびセンサ部42を回転させても、プローブ本体41における芯ずれの発生を抑制することができる。
 本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
 例えば、上記の実施の形態においては、この発明をSGの伝熱管シール部の欠陥検査に用いられる検査装置に適用して説明したが、この発明は非磁性の金属材料における欠陥検査を行う検査装置に適用できるものであり、特に限定するものではない。
1 検査装置
5 プローブスタビライザ(調芯部)
41 プローブ本体(本体)
42 センサ部(探触子)
44 スプリング(押圧部)
62 固定用スタビライザ(保持部)
101 伝熱管(管)
102 管板
103 伝熱管シール部(溶接部)

Claims (8)

  1.  渦電流探傷法を用いて管と管板との溶接部における欠陥の有無を検査する検査装置であって、
     前記管に挿入される円柱部および前記管板に押し当てられる鍔部を有し、前記溶接部に対して回転可能とされた本体と、
     前記本体の内部に配置されるとともに、前記溶接部に対して接近離間可能とされ、前記溶接部における欠陥を検出する探触子と、
     前記探触子を前記溶接部に向かって押圧する押圧部と、
    が設けられている検査装置。
  2.  前記押圧部は弾性部材であって、
     前記押圧部は、前記探触子から所定距離以上に離れて配置されている、請求項1記載の検査装置。
  3.  前記本体には複数の前記探触子が設けられ、
     複数の前記探触子は、前記本体の周方向に等間隔に配置されている、請求項1または2に記載の検査装置。
  4.  前記本体には複数の前記探触子が設けられ、
     複数の前記探触子のそれぞれは、前記溶接部における異なる半径位置に押しあてられる、請求項1から3のいずれかに記載の検査装置。
  5.  複数の前記探触子は、逐次的に前記溶接部の欠陥の有無を検査する、請求項3または4に記載の検査装置。
  6.  前記探触子における前記溶接部と当接する面は、前記探触子が当接される前記溶接部の形状に合わせて形成されている、請求項1から5のいずれかに記載の検査装置。
  7.  前記円柱部の先端には、前記管の内周面に回転可能に接触し、前記本体の中心を前記管の中心に合わせる調芯部が設けられている、請求項1から6のいずれかに記載の検査装置。
  8.  前記円柱部が挿入された前記管以外の他の管に挿入され、該他の管の内周面に接触する保持部が設けられている、請求項1から7のいずれかに記載の検査装置。
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