JP2006200906A

JP2006200906A - 走査型探傷検査装置及び方法

Info

Publication number: JP2006200906A
Application number: JP2005009911A
Authority: JP
Inventors: Hajime Obikawa; 元帯川
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】直径の異なる検査対象への適用が容易であり、探触子の取り外しも容易にできる走査型探傷検査装置を提供することである。
【解決手段】配管の直径に合わせて配管の表面に当接する保持部を有するとともに配管の周囲を包囲し配管に固定される２分割形状の固定部を設け、配管の周方向に移動可能な回転部を固定部に搭載し、配管の軸方向に移動可能なスライド部を回転部に取り付ける。スライド部の先端部に探触子ホルダー取り付け、探触子ホルダーは探触子を着脱可能に保持するジンバル機構部及び配管の表面に探触子を密着させるバネ部を有する。また、探傷装置は探触子からの反射エコー信号及び探触子位置検出器からの探触子位置を入力し、探傷結果を記録し表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント構成機器を超音波試験により検査する際に用いられる走査型探傷検査装置及び方法に関する。

発電プラントにおいては、プラント構成機器の健全性を評価するために超音波試験が実施されている。例えば、蒸気配管や給排水配管は、被検査体である配管の外面に探触子を配置し、探触子から被検査体内部に超音波を送信して、被検査体内部の欠陥部位からの反射波を受信し、被検査体内部の欠陥を検出するようにしている。

一般に、超音波検査は、斜角探傷による直射法が行われるが、被検査体における肉厚方向の探傷範囲や被検査体の幾何的な形状の制約により、１回反射法が行われている。また、探傷治具としては自動計測用や手動計測用など幾つか提案されている。

その一つとして、検査作業を容易にするとともに欠陥検出の信頼性及び検査作業の効率を向上させ、さらには、低コストで実用性に優れた手動走査型超音波探傷装置がある（例えば、特許文献１参照）。この手動走査型超音波探傷装置は、検査対象の鋼管の溶接箇所周辺にガイドレールを取り付け、ガイドレールに斜角探傷子を手動で周方向及び軸方向に走査するための走査治具を取り付ける。そして、走査治具には斜角探傷子の走査位置を検出する走査位置検出手段が設けられている。斜角探傷子にはポンプから水が供給され、接触空間を常に水で満たした状態で走査する。斜角探傷子からの欠陥エコー信号は走査位置検出信号とともにパソコンで分析され探傷結果の表示及び記録が行われるというものである。
特開平９−２５７７６４号公報

しかし、特許文献１のものでは斜角探触子に磁石を設けて検査対象の表面への密着を行い、水を接触媒質として使用しているため、斜角探触子の構造が複雑となり特殊なものとなる。また、斜角探触子の取り外しが容易でなく、探触子の取り替えが不便である。例えば、１回目の測定は垂直探触子を用いて鋼管の肉厚を測定し、その後に斜角探触子に取り替えて１回反射法で探傷する場合には探触子の取り外しが容易でないので、検査作業に時間がかかる。さらに、直径の異なる鋼管に対応して複数個のガイドレールを用意しておく必要があり、直径の異なる種々の鋼管への適用が困難な面がある。

本発明の目的は、直径の異なる検査対象への適用が容易であり、探触子の取り外しも容易にできる走査型探傷検査装置及び方法を提供することである。

請求項１の発明に係わる走査型探傷検査装置は、配管の直径に合わせて配管の表面に当接する保持部を有するとともに前記配管の周囲を包囲し配管に固定される２分割形状の固定部と、前記固定部に搭載され前記配管の周方向に移動可能な回転部と、前記回転部に取り付けられ前記配管の軸方向に移動可能なスライド部と、前記スライド部の先端部に取り付けられ探触子を着脱可能に保持するジンバル機構部及び前記配管の表面に前記探触子を密着させるバネ部を有した探触子ホルダーと、前記探触子の位置を計測する探触子位置検出器と、前記探触子からの反射エコー信号及び前記探触子位置検出器からの探触子位置を入力し探傷結果を記録し表示する探傷装置とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係わる走査型探傷検査方法は、請求項１の走査型探傷検査装置の探触子ホルダーに垂直探触子を装着して前記配管の肉厚を測定し、前記探触子ホルダーに斜角探触子を装着して前記回転部を回転させ前記配管の１周分のＢスコープ画像を取得し、前記Ｂスコープ画像の反射エコーが存在する部位に対して前記スライド部を軸方向に移動させ前記斜角探触子で精密探傷を行うことを特徴とする。

本発明によれば、直径の異なる各種の配管に対して容易に適用でき、また、欠陥位置を精度よく検出できるとともに探触子の取り外しが容易であるので、固定部を配管に取り付けた後であっても異なる探触子での測定が容易に行える。また、回転部及びスライド部で配管の周方向及び軸方向に探触子を移動できるので探傷検査作業の効率化が図れ、探傷装置により探傷結果を記録し表示できるので探傷結果の長期間に亘る傾向監視が可能となる。

また、検査対象の肉厚を計測するのでビーム路程が正確に取得でき、配管の１周分のＢスコープ画像を取得して粗探傷を行い、そのＢスコープ画像の反射エコーが存在する部位に対して精密探傷を行うので、熟練者でなくても探傷検査が安定して行える。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる走査型探傷検査装置の構成図である。検査対象である配管１１には付着金物１２がスミ肉溶接されており、図１では、そのスミ肉溶接部１３の探傷検査をする場合を示している。

走査型探傷検査装置は、配管に取り付けるための固定部１４を有し、固定部１４は円筒部材を２分割して形成されている。２分割された円筒部材は蝶番１５で連結されており、配管１１に取り付ける際には蝶番１５を開き、配管１１の周囲を挟むように包囲して取り付けられる。また、固定部１４には保持部１６が設けられており、この保持部１６は配管１１の直径に合わせて配管１１の表面に当接し、固定部１４を配管１１に保持する。保持部１６は、例えば保持部１１を貫通するボルトで形成され、回転させることによって配管１１に当接する位置を調節する。これにより、直径の異なる各種の配管１１に固定部１４を固定できるようにしている。

固定部１４には配管１１の周方向に移動可能な回転部１７が設けられており、その回転部１７には配管の軸方向に移動可能なスライド部１８が取り付けられている。そして、スライド部の先端部にはバネ部１９を介して探触子２０ａ、２０ｂを装着した探触子ホルダー２１が取り付けられている。これにより、探触子２０ａ、２０ｂは、回転部１７の回転により配管１１の周方向に移動し、また、スライド部１８の配管１１の軸方向の移動により配管１１の軸方向に移動する。

探触子ホルダー２１は、探触子２０ａ、２０ｂを着脱可能に装着するジンバル機構部を有し、バネ部１９により配管１１の表面に探触子２０ａ、２０ｂを密着させるようになっている。バネ部１９は探触子２０ａ、２０ｂを配管１１の表面に密着させる方向にバネ力が加わるように形成されており、例えばねじりバネを用いる。

ここで、探触子ホルダー２１が２個の探触子２０ａ、２０ｂを装着できるようにしているのは、種類の異なる探触子を装着し同時に反射エコーを測定できるようにするためである。例えば、垂直探触子と斜角探触子とを装着し、垂直探触子で配管１１の肉厚を測定し、斜角探触子のビーム路程を得るためである。斜角探触子のビーム路程を得るにあたっては配管１１の正確な肉厚が必要であるので、垂直探触子で配管１１の肉厚を測定することになる。なお、探触子ホルダー２１としては、１個の探触子２０のみを装着するように構成してもよい。この場合には、探触子ホルダー２１に装着する探触子２０を付け替えて反射エコーを測定することになる。

また、探触子２０の接触媒質としては、腐食の原因となる水は用いず、通常、直接探傷で用いられるグリセリンペーストを用いる。これにより、接触媒質である水を供給するための水供給装置が不要となる。

次に、回転部１７には探触子位置検出器としてのθ軸エンコーダ２２ａが設けられ、スライド部１８にはＸ軸エンコーダ２２ｂが設けられている。θ軸エンコーダ２２ａは探触子２０ａ、２０ｂの配管１１の周方向の位置を検出するものであり、Ｘ軸エンコーダ２２ｂは探触子２０ａ、２０ｂの配管１１の軸方向の位置を検出するものである。

図１では、Ｘ軸エンコーダ２２ｂはスライド部１８に搭載した場合を示しているが、配管１１側に設置しても付着金物１２側に設置してもよい。その設置場所を固定点とすることができる。特にスミ肉溶接線ルート部の超音波探傷を行う場合は、付着金物１２側を固定点にすることで、スミ肉溶接線形状の影響をなくすことが可能である。

θ軸エンコーダ２２ａ及びＸ軸エンコーダ２２ｂで検出された探触子位置は、探触子２０ａ、２０ｂで測定された反射エコーとともに探傷装置２３に入力される。探傷装置２３は、探触子２０ａ、２０ｂからの反射エコー信号及び探触子位置検出器（θ軸エンコーダ２２ａ及びＸ軸エンコーダ２２ｂ）からの探触子位置を入力し、探傷結果を記録するとともに必要に応じて表示部に表示する。例えば、検査結果をＡスコープ画像やＢスコープ画像で記録し表示する。

図２は図１のＡ−Ａ線での断面図である。固定部１４は２分割された円筒部材１４ａ、１４ｂを蝶番１５で連結して形成され、蝶番１５の反対側には留め具２４が設けられている。配管１１に固定部１４を取り付ける際には蝶番１５を開き、配管１１の周囲を挟むように包囲して配置し、蝶番１５の反対側を留め具２４で留めて配管１１に取り付ける。

そして、保持部１６を回転させ、保持部１６の先端部が配管１１の表面に当接するように位置を合わせる。これにより、固定部１４を配管１１に保持する。このように、保持部１６の先端部が配管１１の表面に当接するように位置を調整するので、直径の異なる各種の配管１１に固定部１４を固定できる。

図３は本発明の実施の形態における探触子ホルダー２１の平面図である。探触子ホルダー２１は探触子２０ａ、２０ｂを着脱可能に保持するジンバル機構部を有している。ジンバル機構部は、外枠体２５に内枠体２６ａ、２６ｂが軸材２７ａ、２７ｂで回動自在に取り付けられ、また、内枠体２６ａ、２６ｂに探触子装着部２８ａ、２８ｂが軸材２９ａ、２９ｂで回動自在に取り付けられ、探触子２０ａ、２０ｂが装着された探触子装着部２８ａ、２８ｂがＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向に揺動できるように構成されている。

これにより、探触子装着部２８ａ、２８ｂに装着された探触子２０ａ、２０ｂは検査対象である配管１１の表面に適正に接触できるようになり、バネ部１９により配管１１の表面に探触子２０ａ、２０ｂを密着させる。探触子装着部２８ａ、２８ｂは探触子２０ａ、２０ｂを着脱可能に装着できるように構成されているので、前述したように１個の探触子２０しか装着できない探触子ホルダー２１であっても、容易に探触子２０を付け替えることができる。例えば、垂直探触子を装着して配管１１の肉厚を測定し、その後に斜角探触子に付け替えて１回反射法による反射エコーを測定する。

次に、本発明の実施の形態に係わる走査型探傷検査装置を用いての反射エコーの測定方法について説明する。まず、固定部１４を検査対象の配管１１に取り付ける。そして、探触子ホルダー２１が２個の探触子２０を装着可能である場合には垂直探触子及び斜角探触子を装着する。垂直探触子で配管１１の肉厚を測定する。この配管１１の肉厚を測定するのは前述したように斜角探触子のビーム路程を正確に得るためである。

探触子ホルダー２１が１個の探触子２０しか装着できない場合には、垂直探触子を取り付けて配管１１の肉厚を測定し、その後に垂直探触子から斜角探触子に付け替える。なお、探触子ホルダー２１が２個の探触子２０を装着可能であっても配管の肉厚が薄い場合には、斜角探触子の１回反射法によるビーム路程が短いので並べて配置した垂直探触子が邪魔になって反射エコーが得られない場合があるので、その場合には、探触子ホルダー２１が１個の探触子２０しか装着できない場合と同様に、垂直探触子を取り付けて配管１１の肉厚を測定し、その後に垂直探触子から斜角探触子に付け替える。

次に、斜角探触子を用いて粗探傷として、回転部１７を回転させ配管１１の１周分のＢスコープ画像を取得する。取得したＢスコープ画像を探傷装置２３に記録するとともに必要に応じて表示する。図４は配管１１の１周分のＢスコープ画像の一例の説明図である。縦軸は斜角探触子のビーム路程、横軸は回転体１７の回転位置である。Ｂスコープ画像は０°〜３６０°の回転位置での３次元の反射エコーを平面上に表したものであり、反射エコーの強弱で色分け表示したものである。図４では反射エコーの強弱に応じて濃淡で表している。反射エコーが強い部分を濃く、弱い部分を淡く表現している。回転位置が４５°、１７５°、３１５°の近傍で反射エコーが得られていることが分かる。反射エコーが存在する部分に欠陥がある可能性が高い。検査員は取得したＢスコープ画像を見ながら検査結果の評価を行う。

そして、Ｂスコープ画像の反射エコーが存在する部位に対してスライド部１８を軸方向に移動させ斜角探触子で精密探傷を行う。精密探傷として、例えばＡスコープ画像を取得する。図５は、Ａスコープ画像の一例を示す説明図である。縦軸は反射エコーの波高値、横軸は斜角探触子からの距離である。図５では、配管１１内部からの反射エコー分布Ｅとともに１回反射のビーム路程Ｗ_０を示すエコーＥ１１を重ねて表示した場合を示している。配管１１内部の反射エコー分布Ｅの反射エコーＥ１は配管１１の表面部分のエコーであり、反射エコーＥ２は配管１１内部の欠陥部位で反射されて形成されたエコーである。これにより、配管１１内部の欠陥部位を精度よく測定できる。この測定結果は探傷装置に記録され必要に応じて表示される。

本発明の実施の形態によれば、検査対象である配管１１の直径に応じて保持部１６の長さを調節して固定部１４を取り付けるので、直径の異なる配管１１に対して容易に適用できる。また、探触子２０はジンバル機構部を有した探触子ホルダー２１に着脱可能に装着されるので、取り外しが容易であり配管１１の表面への接触も容易である。また、バネ部１９により探触子２０を配管の表面に密着させるので、探触子２０が配管１１に適正に密着して検査を行うことができる。

さらに、回転部１７及びスライド部１８で配管１１の周方向及び軸方向に探触子２０を移動できるので探傷検査作業の効率化が図れ、探傷装置２３により探傷結果を記録し表示できるので探傷結果の長期間に亘る傾向監視が可能となる。

また、１回反射位置で検査対象の配管１１の肉厚を計測して正確なビーム路程を把握するとともに、探触子位置検出器（θ軸エンコーダ２２ａ及びＸ軸エンコーダ２２ｂ）で探触子位置を計測するので、欠陥位置を正確に評価することが可能になる。さらに、配管１１の１周分のＢスコープ画像を取得して粗探傷を行い、そのＢスコープ画像の反射エコーが存在する部位に対してＡスコープ画像を取得し精密探傷を行うので、熟練者でなくても探傷検査が安定して行える。

本発明の実施の形態に係わる走査型探傷検査装置の構成図。図１のＡ−Ａ線での断面図。本発明の実施の形態における探触子ホルダーの平面図。本発明の実施の形態に係わる走査型探傷検査装置で取得した配管の１周分のＢスコープ画像の一例の説明図。本発明の実施の形態に係わる走査型探傷検査装置で取得したＡスコープ画像の一例を示す説明図。

符号の説明

１１…配管、１２…付着金物、１３…スミ肉溶接部、１４…固定部、１５…蝶番、１６…保持部、１７…回転部、１８…スライド部、１９…バネ部、２０…探触子、２１…探触子ホルダー、２２ａ…θ軸エンコーダ、２２ｂ…Ｘ軸エンコーダ、２３…探傷装置、２４…留め具、２５…外枠体、２６…内枠体、２７…軸材、２８…探触子装着部、２９…軸材

Claims

配管の直径に合わせて配管の表面に当接する保持部を有するとともに前記配管の周囲を包囲し配管に固定される２分割形状の固定部と、
前記固定部に搭載され前記配管の周方向に移動可能な回転部と、
前記回転部に取り付けられ前記配管の軸方向に移動可能なスライド部と、
前記スライド部の先端部に取り付けられ探触子を着脱可能に保持するジンバル機構部及び前記配管の表面に前記探触子を密着させるバネ部を有した探触子ホルダーと、
前記探触子の位置を計測する探触子位置検出器と、
前記探触子からの反射エコー信号及び前記探触子位置検出器からの探触子位置を入力し探傷結果を記録し表示する探傷装置とを備えたことを特徴とする走査型探傷検査装置。
請求項１の走査型探傷検査装置の探触子ホルダーに垂直探触子を装着して前記配管の肉厚を測定し、
前記探触子ホルダーに斜角探触子を装着して前記回転部を回転させ前記配管の１周分のＢスコープ画像を取得し、
前記Ｂスコープ画像の反射エコーが存在する部位に対して前記スライド部を軸方向に移動させ前記斜角探触子で精密探傷を行うことを特徴とする走査型探傷検査方法。