JP2021032756A - Ultrasonic flaw detector and method, and in-furnace structure preservation method - Google Patents

Ultrasonic flaw detector and method, and in-furnace structure preservation method Download PDF

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Abstract

To provide an ultrasonic flaw detection technology with which, when reflecting an ultrasonic wave and having it reach a defect, it is possible to obtain highly reliable test results even when the reflection surface is uneven.SOLUTION: An ultrasonic flaw detector 10 comprises: a transmit/receive unit 11 for transmitting and receiving an ultrasonic wave U to and from each of a plurality of ultrasonic elements 31 arrayed in an array probe 30; a database 12 for holding the shape information 45 of an inspection object 40 a second face 42 of which is formed on a non-continuous plane; a computation unit 16 for computing a propagation time T on the basis of the shape information 45 till the ultrasonic wave U reaches a focus F after being reflected on the second face 42; a calculation unit 17 for calculating a difference between the propagation time T of the ultrasonic element 31 selected for a reference point C and the propagation time T of the other ultrasonic elements 31, as a delay time Δt; and a synthesizing unit 18 for adjusting the timing of transmission and/or reception of the ultrasonic wave U on the basis of the delay time Δt and synthesizing a plurality of echo waveforms 35 received by each ultrasonic element 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、フェーズドアレイ方式による超音波探傷技術および炉内構造物保全方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to an ultrasonic flaw detection technique by a phased array method and a method for maintaining a structure inside a furnace.

超音波探傷試験は、非破壊で構造材の表面および内部の健全性を確認できる技術であり、様々な分野で欠かせない検査技術となっている。フェーズドアレイ方式の超音波探傷試験は、小型で超音波送受信用の圧電素子を複数並べたアレイプローブを用いるものである。このフェーズドアレイ方式では、複数の圧電素子からタイミング（遅延時間）をずらして超音波を発信する。これにより、アレイプローブを動かすことなく、超音波を任意の方向に入射させ任意の位置に収束させることができる。 Ultrasonic flaw detection test is a technology that can confirm the soundness of the surface and inside of structural materials in a non-destructive manner, and is an indispensable inspection technology in various fields. The phased array type ultrasonic flaw detection test uses a compact array probe in which a plurality of piezoelectric elements for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged. In this phased array method, ultrasonic waves are transmitted from a plurality of piezoelectric elements by shifting the timing (delay time). As a result, ultrasonic waves can be incident in an arbitrary direction and converged at an arbitrary position without moving the array probe.

またフェーズドアレイ方式は、超音波の伝播ルートが固定される単眼方式に対し、超音波を走査することができ、プローブを固定したまま広範囲を探傷試験することができる。このようにフェーズドアレイ方式は、入射させるビームを制御することで、複雑な形状を持つ検査対象に対応することができ、様々な点で拡張性があり広く採用される。 Further, in the phased array method, ultrasonic waves can be scanned as opposed to the monocular method in which the propagation route of ultrasonic waves is fixed, and a wide range of flaw detection tests can be performed with the probe fixed. As described above, the phased array method can be applied to an inspection target having a complicated shape by controlling the incident beam, and is widely adopted because of its expandability in various points.

今般、原子力や火力等の大規模発電プラントや社会インフラ設備は、高経年化が進んでいる。このため超音波探傷の検査対象となる部位や検出すべき欠陥の種類が、従来に比べて多様化している。これまで検査対象となる部位は、検査を想定して設計されていたり、溶接等のように露出していたりと、超音波探傷試験時のアクセスが容易であった。 Recently, large-scale power plants such as nuclear power and thermal power and social infrastructure equipment are aging. For this reason, the parts to be inspected by ultrasonic flaw detection and the types of defects to be detected are diversified as compared with the conventional ones. Until now, the parts to be inspected were designed for inspection and exposed like welding, so it was easy to access during the ultrasonic flaw detection test.

一方、超音波探傷試験が想定されていない部位において、経年とともにリスクが顕在化してきているにもかかわらず通常の超音波探傷試験が適用できない場合がある。そのような部位として、一体鍛造等により検査対象の位置の形状が複雑である場合等が挙げられる。 On the other hand, in a part where an ultrasonic flaw detection test is not expected, a normal ultrasonic flaw detection test may not be applicable even though the risk has become apparent over time. Examples of such a portion include a case where the shape of the position to be inspected is complicated due to integral forging or the like.

そのような部位を超音波探傷試験する従来技術として、表面から超音波が到達する経路が存在しない配管すみ肉溶接で接合された内管部座の欠陥等に対し、超音波を配管内面で１回反射させてから到達させるワンスキップと呼ばれる手法が提案されている。 As a conventional technique for ultrasonic flaw detection test of such a part, ultrasonic waves are applied to the inner surface of the pipe for defects of the inner pipe seat joined by fillet welding of the pipe where there is no path for ultrasonic waves to reach from the surface. A method called one-skip, in which the light is reflected and then reached, has been proposed.

特開２０１０−２５６７６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-25676

しかし、上述の提案されたワンスキップ手法は、スキップさせる反射面の形状が連続した平面であることが前提である。このスキップ面が平面でない場合は、予期せぬ方向へ超音波が反射したり散乱が起きたりするため、探傷試験の信頼性を保てない。 However, the proposed one-skip method described above is based on the premise that the shape of the reflecting surface to be skipped is a continuous plane. If this skip surface is not flat, ultrasonic waves are reflected or scattered in unexpected directions, so that the reliability of the flaw detection test cannot be maintained.

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、超音波を反射させて欠陥に到達させるに際し、反射面が連続平面でなくとも、信頼性の高い試験結果が得られる超音波探傷技術を提供することを目的とする。 The embodiment of the present invention has been made in consideration of such circumstances, and when the ultrasonic wave is reflected to reach a defect, a highly reliable test result can be obtained even if the reflecting surface is not a continuous plane. The purpose is to provide ultrasonic flaw detection technology.

実施形態に係る超音波探傷装置において、アレイプローブに配列する複数の超音波素子の各々に対し超音波を送信及び受信させる超音波送受信部と、前記超音波の入射側の第１面及びその裏側の第２面のうち少なくとも前記第２面が非連続平面で形成されている被検査対象の形状情報を保持するデータベースと、前記超音波素子から送信された前記超音波が前記第２面を反射して前記第１面近傍の焦点に到達するまでの伝播時間を前記形状情報に基づいて演算する伝播時間演算部と、複数の中から基準点として選択された前記超音波素子の前記伝播時間とその他の前記超音波素子の前記伝播時間との差分を遅延時間として計算する遅延時間計算部と、前記遅延時間に基づいて前記超音波の前記送信及び前記受信の少なくとも一方のタイミングを調整し、各々の前記超音波素子で受信された複数のエコー波形を合成する波形合成部と、を備える。 In the ultrasonic flaw detector according to the embodiment, an ultrasonic transmission / reception unit for transmitting and receiving ultrasonic waves to each of a plurality of ultrasonic elements arranged in an array probe, a first surface on the incident side of the ultrasonic waves, and a back side thereof. A database that holds shape information of an object to be inspected in which at least the second surface is formed in a discontinuous plane, and the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic element reflect the second surface. A propagation time calculation unit that calculates the propagation time until reaching the focal point in the vicinity of the first surface based on the shape information, and the propagation time of the ultrasonic element selected as a reference point from a plurality of pieces. The delay time calculation unit that calculates the difference between the propagation time of the ultrasonic element and the propagation time as the delay time, and the timing of at least one of the transmission and the reception of the ultrasonic wave are adjusted based on the delay time, respectively. A waveform synthesizing unit for synthesizing a plurality of echo waveforms received by the ultrasonic element of the above.

本発明の実施形態により、超音波を反射させて欠陥に到達させるに際し、反射面が連続平面でなくとも、信頼性の高い試験結果が得られる超音波探傷技術が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided an ultrasonic flaw detection technique that can obtain highly reliable test results even if the reflecting surface is not a continuous plane when reflecting ultrasonic waves to reach defects.

本発明の実施形態に係る超音波探傷装置のブロック図。The block diagram of the ultrasonic flaw detector according to the embodiment of this invention. 素子群から送信される超音波の説明図。Explanatory drawing of ultrasonic wave transmitted from a group of elements. （Ａ）（Ｂ）素子群における超音波素子の設定例の説明図。(A) (B) Explanatory drawing of setting example of ultrasonic element in element group. 第１実施形態に係る超音波探傷装置のリニア走査方式の説明図。The explanatory view of the linear scanning system of the ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る超音波探傷装置のリニア走査方式の説明図。The explanatory view of the linear scanning system of the ultrasonic flaw detector which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る超音波探傷装置のセクタ走査方式の説明図。The explanatory view of the sector scanning method of the ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment. （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）超音波の伝搬経路及び合成波形の説明図。(A) (B) (C) (D) Explanatory drawing of ultrasonic wave propagation path and composite waveform. （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）遅延時間を計算する遅延時間計算部の説明図。(A) (B) (C) Explanatory drawing of the delay time calculation unit for calculating the delay time. 送信側遅延時間と受信側遅延時間を用いてエコー波形を合成する説明図。Explanatory drawing which synthesizes an echo waveform using the transmission side delay time and the reception side delay time. 描画部に表示される探傷画像を示す図。The figure which shows the flaw detection image displayed in the drawing part. 描画部に表示される合成波形を示すグラフ。A graph showing the composite waveform displayed in the drawing section. （Ａ）ジェットポンプの正面図、（Ｂ）その部分拡大図。(A) Front view of the jet pump, (B) Partial enlarged view. ジェットポンプのトランジションピースとジェットポンプビームの嵌合部分の拡大断面図。Enlarged cross-sectional view of the mating portion of the jet pump transition piece and the jet pump beam.

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように第１実施形態に係る超音波探傷装置１０は、アレイプローブ３０に配列する複数の超音波素子３１の各々に対し超音波Ｕを送信及び受信させる超音波送受信部１１と、超音波Ｕの入射側の第１面４１及びその裏側の第２面４２のうち少なくとも第２面４２が非連続平面で形成されている被検査対象４０の形状情報４５を保持するデータベース１２と、超音波素子３１から送信された超音波Ｕが第２面４２を反射して第１面４１近傍の焦点Ｆに到達するまでの伝播時間Ｔを形状情報４５に基づいて演算する伝播時間演算部１６と、複数の中から基準点Ｃとして選択された超音波素子３１の伝播時間Ｔとその他の超音波素子３１の伝播時間Ｔとの差分を遅延時間Δｔとして計算する遅延時間計算部１７と、遅延時間Δｔに基づいて超音波Ｕの送信及び受信の少なくとも一方のタイミングを調整し各々の超音波素子３１で受信された複数のエコー波形３５を合成する波形合成部１８と、を備えている。 (First Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the ultrasonic flaw detector 10 according to the first embodiment includes an ultrasonic transmission / reception unit 11 for transmitting and receiving ultrasonic waves U to each of a plurality of ultrasonic elements 31 arranged on the array probe 30. A database 12 that holds shape information 45 of an object to be inspected 40 in which at least the second surface 42 of the first surface 41 on the incident side of the ultrasonic wave U and the second surface 42 on the back side thereof is formed in a discontinuous plane, and Propagation time calculation unit 16 that calculates the propagation time T until the ultrasonic wave U transmitted from the ultrasonic element 31 reflects the second surface 42 and reaches the focal point F near the first surface 41 based on the shape information 45. And the delay time calculation unit 17 that calculates the difference between the propagation time T of the ultrasonic element 31 selected as the reference point C from among the plurality of ultrasonic elements 31 and the propagation time T of the other ultrasonic elements 31 as the delay time Δt, and the delay. It includes a waveform synthesizing unit 18 that adjusts at least one timing of transmission and reception of ultrasonic waves U based on the time Δt and synthesizes a plurality of echo waveforms 35 received by each ultrasonic element 31.

伝播時間演算部１６は、第１面４１及び第２面４２を有する被検査対象４０の形状情報４５を反映して、まず超音波Ｕの伝播経路の演算を行う。図１に示すように、ある超音波素子３１から送信された超音波Ｕは第１面４１ａの入射点Ｉにおいて入射角αで入射し、スネルの法則によって屈折角βの方向に伝播していく。入射点Ｉから屈折角βの方向に伸びる半直線と第２面４２との交点が反射点Ｒとなる。この反射点Ｒに入射した超音波Ｕは、反射点Ｒの接線の角度と屈折角βとの関係で全反射する成分が生じ、その全反射した超音波は第１面４１ｂの近傍の焦点Ｆに到達角γで到達する。なお到達角γを、第１面４１ｂの法線とのなす角で表しているが、第１面４１ａの法線となす角で表す等、任意の基準線を用いて表すことができる。 The propagation time calculation unit 16 first calculates the propagation path of the ultrasonic wave U, reflecting the shape information 45 of the object 40 to be inspected having the first surface 41 and the second surface 42. As shown in FIG. 1, the ultrasonic wave U transmitted from a certain ultrasonic element 31 is incident at an incident angle α at an incident point I on the first surface 41a and propagates in the direction of a refraction angle β according to Snell's law. .. The intersection of the half straight line extending from the incident point I in the direction of the refraction angle β and the second surface 42 is the reflection point R. The ultrasonic wave U incident on the reflection point R has a component that is totally reflected due to the relationship between the angle of the tangent line of the reflection point R and the refraction angle β, and the totally reflected ultrasonic wave is the focal point F in the vicinity of the first surface 41b. Is reached at an arrival angle of γ. Although the reaching angle γ is represented by the angle formed by the normal line of the first surface 41b, it can be represented by using an arbitrary reference line such as the angle formed by the normal line of the first surface 41a.

そして、得られた超音波Ｕの伝播経路の距離を被検査対象４０の音速で除することにより、超音波Ｕが超音波素子３１から焦点Ｆに達するまでの伝播時間Ｔが得られる。このようにして、プローブ３０を構成する超音波素子３１の各々から焦点Ｆへの超音波Ｕの伝播時間Ｔを求めることができる。そして、超音波素子３１から送信される超音波Ｕの伝播経路及びその伝播時間Ｔは、入射角αを設定して求めることができ、また焦点Ｆを設定して求めることもできる。 Then, by dividing the distance of the propagation path of the obtained ultrasonic wave U by the sound velocity of the subject 40 to be inspected, the propagation time T until the ultrasonic wave U reaches the focal point F from the ultrasonic element 31 can be obtained. In this way, the propagation time T of the ultrasonic wave U from each of the ultrasonic elements 31 constituting the probe 30 to the focal point F can be obtained. The propagation path of the ultrasonic wave U transmitted from the ultrasonic element 31 and the propagation time T thereof can be obtained by setting the incident angle α, or can be obtained by setting the focal point F.

遅延時間計算部１７は、アレイプローブ３０に配列する一部の超音波素子３１を素子群Ｅとして選択し、さらにこの素子群Ｅの中から基準点Ｃとなる超音波素子３１を選択する。そして、基準点Ｃの超音波素子３１の伝播時間Ｔとその他の超音波素子３１の伝播時間Ｔとの差分を遅延時間Δｔとして計算する。そして遅延時間Δｔだけタイミング調整されて電圧信号が、送信部１１ａから素子群Ｅを構成する各々の超音波素子３１に入力される。すると図２に示すように、素子群Ｅを構成する各々の超音波素子３１から送信される超音波Ｕは、第１面４１に入射して第２面４２を反射して、全て焦点Ｆに収束される。 The delay time calculation unit 17 selects a part of the ultrasonic elements 31 arranged in the array probe 30 as the element group E, and further selects the ultrasonic element 31 to be the reference point C from the element group E. Then, the difference between the propagation time T of the ultrasonic element 31 at the reference point C and the propagation time T of the other ultrasonic element 31 is calculated as the delay time Δt. Then, the timing is adjusted by the delay time Δt, and the voltage signal is input from the transmission unit 11a to each ultrasonic element 31 constituting the element group E. Then, as shown in FIG. 2, the ultrasonic waves U transmitted from the respective ultrasonic elements 31 constituting the element group E enter the first surface 41, reflect the second surface 42, and all focus on the focal point F. It is converged.

図３は素子群Ｅにおける超音波素子３１の設定例の説明図である。素子群Ｅは、設定された基準点Ｃの両側もしくはどちらか片側に位置する超音波素子３１を１以上選択し、この基準点Ｃの超音波素子３１も含めて定義される。図３（Ａ）のように素子群Ｅは、ある一塊の範囲を選定してもよいし、図３（Ｂ）のように疎な素子群Ｅとして選定してもよい。 FIG. 3 is an explanatory diagram of a setting example of the ultrasonic element 31 in the element group E. The element group E is defined by selecting one or more ultrasonic elements 31 located on both sides or one of the set reference points C, and including the ultrasonic element 31 at the reference point C. As shown in FIG. 3A, the element group E may be selected as a range of a certain mass, or may be selected as a sparse element group E as shown in FIG. 3B.

素子群Ｅの最大値はアレイプローブ３０を構成する超音波素子３１の全数までとることができる。また、走査される素子群Ｅを構成する超音波素子３１の選定においては、焦点Ｆや到達角γを微小変化させるに当り、好都合な座標に位置する超音波素子３１を選択することもできる。さらに、被検査対象４０を伝播する超音波Ｕについて、反射点Ｒから先を別モードの波として計算することもできる。例えば入射点Ｉから反射点Ｒまでは縦波、反射点Ｒから焦点Ｆまではモード変換した横波とすることもできる。 The maximum value of the element group E can be taken up to the total number of the ultrasonic elements 31 constituting the array probe 30. Further, in selecting the ultrasonic element 31 constituting the element group E to be scanned, it is also possible to select the ultrasonic element 31 located at convenient coordinates when the focal point F and the reaching angle γ are slightly changed. Further, the ultrasonic wave U propagating the object to be inspected 40 can be calculated as a wave in another mode beyond the reflection point R. For example, the incident point I to the reflection point R may be a longitudinal wave, and the reflection point R to the focal point F may be a mode-converted transverse wave.

（第１実施形態）
図４は、第１実施形態に係る超音波探傷装置１０のリニア走査方式の説明図である。第１実施形態における走査部２０（図１）は、アレイプローブ３０に配列する一部の超音波素子３１を素子群Ｅ（Ｅ1〜Ｅ5）として選択し、この選択される素子群Ｅをリニア走査することで、焦点Ｆ（Ｆ1〜Ｆ5）を第１面４１ｂに沿って走査させる。 (First Embodiment)
FIG. 4 is an explanatory diagram of a linear scanning method of the ultrasonic flaw detector 10 according to the first embodiment. The scanning unit 20 (FIG. 1) in the first embodiment selects a part of the ultrasonic elements 31 arranged in the array probe 30 as the element group E (E 1 to E 5 ), and selects the selected element group E. By linear scanning, the focal points F (F 1 to F 5 ) are scanned along the first surface 41b.

第１実施形態の超音波探傷装置１０では、基準点Ｃ（Ｃ1〜Ｃ5）として選択された超音波素子３１から送信される超音波Ｕ（Ｕ1〜Ｕ5）の被検査対象４０に入射するときの入射角αが一定になるように遅延時間Δｔが計算される。第１実施形態では、基準点Ｃ（Ｃ1〜Ｃ4）となる超音波素子３１と入射角αとを初期条件として設定してから、形状情報４５に基づいて焦点Ｆが決定される。 In the ultrasonic flaw detector 10 of the first embodiment, the ultrasonic wave U (U 1 to U 5 ) transmitted from the ultrasonic element 31 selected as the reference point C (C 1 to C 5 ) is targeted for inspection 40. The delay time Δt is calculated so that the incident angle α at the time of incident becomes constant. In the first embodiment, the ultrasonic element 31 serving as the reference point C (C 1 to C 4 ) and the incident angle α are set as initial conditions, and then the focal point F is determined based on the shape information 45.

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る超音波探傷装置１０のリニア走査方式の説明図である。第２実施形態における走査部２０（図１）は、アレイプローブ３０に配列する一部の超音波素子３１を素子群Ｅ（Ｅ1〜Ｅ4）として選択し、この選択される素子群Ｅを走査することで、焦点Ｆ（Ｆ2〜Ｆ4）を第１面４１ｂに沿ってリニア走査させる。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is an explanatory diagram of a linear scanning method of the ultrasonic flaw detector 10 according to the second embodiment. The scanning unit 20 (FIG. 1) in the second embodiment selects a part of the ultrasonic elements 31 arranged in the array probe 30 as the element group E (E 1 to E 4 ), and selects the selected element group E. By scanning, the focal points F (F 2 to F 4 ) are linearly scanned along the first surface 41b.

第２実施形態の超音波探傷装置１０では、基準点Ｃとして選択された超音波素子３１から送信され第２面４２を反射した超音波Ｕが焦点Ｆに到達するときの到達角γが一定になるように遅延時間Δｔが計算される。 In the ultrasonic flaw detector 10 of the second embodiment, the arrival angle γ when the ultrasonic wave U transmitted from the ultrasonic element 31 selected as the reference point C and reflected on the second surface 42 reaches the focal point F is constant. The delay time Δt is calculated so as to be.

第１面４１ｂに沿ってリニア走査を行う場合、到達角γが一定となるように、超音波Ｕの伝播経路が２本以上平行に形成されることが求められる。ここでいう平行とは、想定する到達角γに対して±５°以内の誤差、好ましくは±２°以内の誤差を持つこととして定義される。第２実施形態では、焦点Ｆと到達角γとを初期条件として設定してから、形状情報４５に基づいて基準点Ｃ（Ｃ1〜Ｃ4）となる超音波素子３１が決定される。 When linear scanning is performed along the first surface 41b, it is required that two or more propagation paths of the ultrasonic waves U are formed in parallel so that the arrival angle γ is constant. The term "parallel" as used herein is defined as having an error within ± 5 °, preferably within ± 2 °, with respect to the assumed arrival angle γ. In the second embodiment, after setting the focal point F and the reaching angle γ as initial conditions, the ultrasonic element 31 to be the reference point C (C 1 to C 4) is determined based on the shape information 45.

（第３実施形態）
図６は第３実施形態に係る超音波探傷装置１０のセクタ走査方式の説明図である。第３実施形態では、基準点Ｃとして選択された超音波素子３１から送信された超音波Ｕの伝播時間Ｔが走査されるように演算され、焦点Ｆ（Ｆ2〜Ｆ4）が第１面４１ｂに沿ってセクタ走査される。 (Third Embodiment)
FIG. 6 is an explanatory diagram of a sector scanning method of the ultrasonic flaw detector 10 according to the third embodiment. In the third embodiment, the propagation time T of the ultrasonic wave U transmitted from the ultrasonic element 31 selected as the reference point C is calculated so as to be scanned, and the focal point F (F 2 to F 4 ) is the first surface. The sector is scanned along 41b.

図１に戻って説明を続ける。アレイプローブ３０（以下、単に「プローブ３０」という）は、セラミクス製、複合材料、高分子フィルムもしくはその他の圧電効果により超音波を発生する圧電素子等の超音波素子３１と、超音波をダンピングするダンピング材と、超音波の発振面に取り付けられた前面板と、から構成されている。各実施形態においてプローブ３０は、圧電素子が１次元的に配列されたリニアアレイプローブが開示される。 The explanation will be continued by returning to FIG. The array probe 30 (hereinafter, simply referred to as “probe 30”) damps ultrasonic waves with an ultrasonic element 31 such as a piezoelectric element manufactured by Ceramics, which generates ultrasonic waves by a piezoelectric effect such as a composite material, a polymer film, or the like. It is composed of a damping material and a front plate attached to the ultrasonic oscillation surface. In each embodiment, the probe 30 is disclosed as a linear array probe in which piezoelectric elements are arranged one-dimensionally.

しかし、適用されるプローブ３０としては、リニアアレイプローブの奥行き方向に圧電素子を不均一な大きさで分割した１．５次元アレイプローブ、圧電素子が２次元的に配列されたマトリクスアレイプローブ、リング状の圧電素子が同心円状に配列されたリングアレイプローブ、リングアレイプローブの圧電素子を周方向で分割した分割型リングアレイプローブ、圧電素子が不均一に配置された不均一アレイプローブ、円弧の周方向位置に素子を配置した円弧状アレイプローブ、球面の表面に素子を配置した球状アレイプローブなどが挙げられる。 However, the probe 30 to be applied includes a 1.5-dimensional array probe in which the piezoelectric elements are divided into non-uniform sizes in the depth direction of the linear array probe, a matrix array probe in which the piezoelectric elements are two-dimensionally arranged, and a ring. Ring array probe in which the shape piezoelectric elements are arranged concentrically, split type ring array probe in which the piezoelectric element of the ring array probe is divided in the circumferential direction, non-uniform array probe in which the piezoelectric elements are unevenly arranged, circumference of an arc Examples thereof include an arcuate array probe in which an element is arranged at a directional position, a spherical array probe in which an element is arranged on a spherical surface, and the like.

またこれらに限定されることなく、他の形状の超音波アレイプローブを用いることもできる。また、これらの超音波アレイプローブを、種類を問わずに複数組合せて、タンデム探傷に適用することもできる。また上記の超音波アレイプローブは、コーキングやパッキングにより気中、水中を問わず利用できるものも含まれる。 Further, the ultrasonic array probe of other shapes can be used without being limited to these. Further, a plurality of these ultrasonic array probes can be combined regardless of the type and applied to tandem flaw detection. In addition, the above-mentioned ultrasonic array probes include those that can be used in air or in water by caulking or packing.

なおプローブ３０の設置に際しては、指向性の高い角度で超音波Ｕを被検査対象４０へ入射するために、楔（図示略）を利用することもある。この楔は、超音波が伝播可能で、音響インピーダンスが把握されている等方材が用いられる。具体的には、アクリル、ポリイミド、ゲル、その他の高分子等が挙げられ、プローブ３０の前面板と音響インピーダンスが近いかもしくは同じ材質が採用されるか、被検査対象４０と音響インピーダンスが近いかもしくは同じ材質が採用される。 When installing the probe 30, a wedge (not shown) may be used to incident the ultrasonic wave U on the object to be inspected 40 at a highly directional angle. For this wedge, an isotropic material that can propagate ultrasonic waves and whose acoustic impedance is known is used. Specific examples include acrylic, polyimide, gel, and other polymers, and whether the acoustic impedance is close to or the same material as the front plate of the probe 30, or whether the acoustic impedance is close to the object to be inspected 40. Alternatively, the same material is used.

またこの楔は、段階的もしくは漸次的に音響インピーダンスを変化させる複合材料を採用してもよいし、上述した材料に限定されることなく、それ以外の材料も適用することができる。また、楔内の多重反射波が探傷結果に影響を与えないように楔内外にダンピング材を配置したり、山型の波消し形状を設けたり、多重反射低減機構を有する場合もある。なお本実施形態においては、プローブ３０から被検査対象４０へ超音波を入射させる際に、楔の記載を省略している。 Further, the wedge may adopt a composite material in which the acoustic impedance is changed stepwise or gradually, and other materials can be applied without being limited to the above-mentioned materials. Further, a damping material may be arranged inside or outside the wedge so that the multiple reflection waves in the wedge do not affect the flaw detection result, a mountain-shaped wave-eliminating shape may be provided, or a multiple reflection reduction mechanism may be provided. In this embodiment, the description of the wedge is omitted when the ultrasonic wave is incident on the object 40 to be inspected from the probe 30.

プローブ３０と楔、楔と被検査対象４０あるいはプローブ３０と被検査対象４０の間は音響接触媒質４７により、音響的に結合されている。音響接触媒質４７は、例えば水やグリセリン、マシン油、ひまし油、アクリル、ポリスチレン、ゲル等、超音波を伝播できる媒質とし、これらに限定されることなくその他のものも適用できる。また、本実施形態の説明においてプローブ３０から被検査対象４０へ超音波を入射させる際に音響接触媒質４７の記載を省略している場合もある。 The probe 30 and the wedge, the wedge and the object to be inspected 40, or the probe 30 and the object to be inspected 40 are acoustically coupled by an acoustic contact medium 47. The acoustic contact medium 47 is a medium capable of propagating ultrasonic waves, such as water, glycerin, machine oil, castor oil, acrylic, polystyrene, and gel, and other media can be applied without limitation. Further, in the description of the present embodiment, the description of the acoustic contact medium 47 may be omitted when the ultrasonic waves are incident on the object 40 to be inspected from the probe 30.

超音波送受信部１１は、送信部１１ａと受信部１１ｂとから構成されている。送信部１１ａは、接続される超音波素子３１に対し、任意波形の電圧信号を入力するものである。入力される電圧波形は、サイン波、のこぎり波、矩形波、スパイクパルス等が挙げられ、正負両極の値をもつバイポーラでもよいし、正負どちらか方振りのユニポーラでもよい。また、正負どちらかにオフセットを付加してもよい。また、電圧波形は単パルス、バーストもしくは連続波など印加時間や繰り返し波数を増減させることもできる。 The ultrasonic transmission / reception unit 11 is composed of a transmission unit 11a and a reception unit 11b. The transmission unit 11a inputs a voltage signal having an arbitrary waveform to the connected ultrasonic element 31. Examples of the input voltage waveform include a sine wave, a sawtooth wave, a square wave, a spike pulse, and the like, and may be a bipolar having both positive and negative pole values, or a unipolar with either positive or negative swing. Further, an offset may be added to either positive or negative. Further, the voltage waveform can be increased or decreased in application time and repetitive wave number such as single pulse, burst or continuous wave.

描画部１９は、複数のエコー波形３５を合成した合成波形Ｍに基づいて被検査対象４０の探傷画像３７を生成するものである。この描画部１９は、デジタルデータを表示できるものであればよく、ＰＣモニタ、テレビ、プロジェクタ等が考えられ、ブラウン管のように一度アナログ信号化してから表示させるものでもよい。また、この描画部１９は、設定した条件に応じて音や発光によりアラームを生じさせたり、タッチパネルとして操作を入力したりするユーザインタフェース機能を有してもよい。 The drawing unit 19 generates a flaw detection image 37 of the inspection target 40 based on the composite waveform M obtained by synthesizing a plurality of echo waveforms 35. The drawing unit 19 may be any one that can display digital data, and may be a PC monitor, a television, a projector, or the like, and may be one such as a cathode ray tube that is once converted into an analog signal and then displayed. Further, the drawing unit 19 may have a user interface function of generating an alarm by sound or light emission according to a set condition or inputting an operation as a touch panel.

上述の各種機能部を制御する制御部（図示略）は、ＰＣに代表されるような汎用的に演算やデータ通信を行える機能を有する装置であって、上述した構成の中でプローブ３０以外のものを内包もしくはそれぞれの機能部を通信ケーブルで相互接続した構成をとる。 The control unit (not shown) that controls the various functional units described above is a device having a function of performing general-purpose calculation and data communication as represented by a PC, and is a device other than the probe 30 in the above-described configuration. It has a configuration in which things are included or each functional part is interconnected with a communication cable.

被検査対象４０の片側の第１面４１は、プローブ３０を当接させることができる第１面４１ａと、障害物４８の存在によりプローブ３０を当接させることができない第１面４１ｂとを有している。そして、被検査対象４０の裏側の第２面４２は、プローブ当接面（第１面４１ａ）の裏側にある第２面４２ａと、このプローブ裏側面（第２面４２ａ）と互いの延長面が重なり合わず障害物４８の当接面（第１面４１ｂ）の裏側にある第２面４２ｂと、プローブ裏側面（第２面４２ａ）と障害物裏側面（第２面４２ｂ）とを接続する接続面４２ｃと、を有している。 The first surface 41 on one side of the object to be inspected 40 has a first surface 41a to which the probe 30 can be brought into contact and a first surface 41b to which the probe 30 cannot be brought into contact due to the presence of an obstacle 48. doing. The second surface 42 on the back side of the object to be inspected 40 is a second surface 42a on the back side of the probe contact surface (first surface 41a) and an extension surface of the probe back surface (second surface 42a). Connects the second surface 42b on the back side of the contact surface (first surface 41b) of the obstacle 48, the probe back surface (second surface 42a), and the obstacle back surface (second surface 42b). It has a connecting surface 42c and a connecting surface 42c.

このような構造を有する被検査対象４０は、障害物当接面（第１面４１ｂ）の近傍に欠陥４６が存在する場合、この欠陥４６に対して直接的に超音波Ｕを伝播させることができない。つまり、この欠陥４６に対しては、プローブ当接面（第１面４１ａ）から入射させた超音波Ｕを、裏側の第２面４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃのいずれか）に反射させて、間接的に伝播させることしかできない。 When the defect 46 is present in the vicinity of the obstacle contact surface (first surface 41b), the object 40 to be inspected having such a structure can directly propagate the ultrasonic wave U to the defect 46. Can not. That is, for this defect 46, the ultrasonic wave U incident on the probe contact surface (first surface 41a) is reflected on the second surface 42 (any of 42a, 42b, 42c) on the back side. It can only be propagated indirectly.

なお第１面４１ｂの形態としては、その上面に障害物４８が配置されている場合の他に、プローブ３０やその周辺機構の構造的な事情によりプローブ３０を当接できない場合も含まれる。第２面４２ａ，４２ｂは、それぞれ平面や曲面等の２次以下の次数の関数で表すことができる面である。これら第２面４２ａ，４２ｂを接続する接続面（第２面４２ｃ）は、２次関数で表されるものに限らないが、その始端と終端はそれぞれ第２面４２ａ，４２ｂとの境界を形成している。 The form of the first surface 41b includes not only the case where the obstacle 48 is arranged on the upper surface thereof but also the case where the probe 30 cannot be brought into contact with the probe 30 due to the structural circumstances of the probe 30 and its peripheral mechanism. The second surfaces 42a and 42b are surfaces that can be represented by a function of a degree of quadratic or lower, such as a plane or a curved surface, respectively. The connection surface (second surface 42c) connecting these second surfaces 42a and 42b is not limited to the one represented by a quadratic function, but its start and end form a boundary with the second surfaces 42a and 42b, respectively. doing.

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）を参照して、超音波Ｕの伝搬経路及び合成波形Ｍについて説明する。なお、以降の図示において超音波Ｕは、被検査対象４０の裏面を反射せず、焦点Ｆに直接到達している場合で単純化して説明しているが、超音波Ｕが被検査対象４０の裏面を反射する場合も同様の説明が成り立つ。超音波の送信時はプローブ３０の中の１つの超音波素子３１から超音波Ｕを送信し、超音波Ｕの受信時は１つ以上の超音波素子３１でそれぞれ超音波Ｕを受信する。このようなシーケンスを、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、超音波を送信する超音波素子ｉ（ｉ＝１、２、３、…、Ｎ）を変えながら１回以上繰り返す。 The propagation path of the ultrasonic wave U and the composite waveform M will be described with reference to FIGS. 7 (A), (B), (C), and (D). In the following illustrations, the ultrasonic wave U does not reflect the back surface of the object to be inspected 40 and is simply described in the case where it directly reaches the focal point F. However, the ultrasonic wave U is the object to be inspected 40. The same explanation holds for the case of reflecting the back surface. When transmitting ultrasonic waves, ultrasonic waves U are transmitted from one ultrasonic element 31 in the probe 30, and when receiving ultrasonic waves U, one or more ultrasonic elements 31 receive ultrasonic waves U, respectively. As shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, such a sequence is performed once or more while changing the ultrasonic element i (i = 1, 2, 3, ..., N) that transmits ultrasonic waves. repeat.

その結果、超音波素子ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で送信され、超音波素子ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）で受信された超音波波形Ｕ（ｉ，ｊ）（エコー波形３５）が得られる。さらに詳しく説明すると、超音波Ｕの送受信は、１つの超音波素子３１で超音波Ｕを送信し、複数の超音波素子３１で超音波Ｕを受信し、超音波素子３１ごとに独立した状態で超音波波形Ｕ（ｉ，ｊ）が保持される。Ｎ個の超音波素子３１から成るプローブ３０を使用した場合、送信素子を変えていくと最大でＮ×Ｎパターンの超音波波形が収録される。 As a result, the ultrasonic waveform U (i, j) (echo waveform 35) transmitted by the ultrasonic element i (i = 1 to N) and received by the ultrasonic element j (j = 1 to N) is obtained. .. More specifically, for transmission and reception of ultrasonic waves U, one ultrasonic element 31 transmits ultrasonic waves U, and a plurality of ultrasonic elements 31 receive ultrasonic waves U, and each ultrasonic element 31 is in an independent state. The ultrasonic waveform U (i, j) is retained. When the probe 30 composed of N ultrasonic elements 31 is used, the ultrasonic waveform of a maximum N × N pattern is recorded by changing the transmitting element.

ここで、受信は超音波素子３１ごとに独立した状態で波形を保持する機能を維持したまま、送信に用いる素子だけを複数化することも可能である。この場合、遅延時間Δｔで調整し超音波の平面波化、集束、拡散などを行うこともできる。被検査対象４０に入射された超音波Ｕは、被検査対象４０の表面や、被検査対象内部や表面に存在するき裂や介在物などに代表される欠陥４６によって反射・散乱され、その反射された超音波はプローブ３０の超音波素子で受信される。 Here, it is also possible to have a plurality of elements used for transmission while maintaining the function of holding the waveform in an independent state for each ultrasonic element 31 for reception. In this case, the delay time Δt can be adjusted to make the ultrasonic waves plane, focus, and diffuse. The ultrasonic wave U incident on the object to be inspected 40 is reflected and scattered by the surface of the object to be inspected 40 and the defects 46 represented by cracks and inclusions existing inside or on the surface of the object to be inspected, and the reflection thereof. The generated ultrasonic waves are received by the ultrasonic element of the probe 30.

図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に基づいて遅延時間計算部１７における遅延時間Δｔの演算について説明する。ここで、素子群Ｅを構成する超音波素子３１を中心座標ｅ（ｅ１〜ｅ７）で表している。そして基準点Ｃには伝播時間Ｔが一番長いｅ１位置の超音波素子３１を設定している。 The calculation of the delay time Δt in the delay time calculation unit 17 will be described based on FIGS. 8A, 8B, and 8C. Here, the ultrasonic element 31 constituting the element group E is represented by the center coordinates e (e1 to e7). The ultrasonic element 31 at the e1 position, which has the longest propagation time T, is set at the reference point C.

遅延時間Δｔは、各超音波素子３１の中心座標ｅと焦点Ｆの位置関係から算出される。ここで焦点Ｆは、合成波形Ｍを生成する素子群Ｅの各超音波素子３１の中心座標ｅ（ｅ１〜ｅ７）から入射角、屈折角の経路を通過してある深さに至った座標である。各超音波素子３１の中心座標ｅ（ｅ１〜ｅ７）から焦点Ｆまでの直線距離を被検査対象の音速で除することにより、各超音波素子３１から照射された超音波が焦点Ｆに達するまでの伝播時間Ｔがそれぞれ得られる。 The delay time Δt is calculated from the positional relationship between the center coordinates e and the focal point F of each ultrasonic element 31. Here, the focal point F is the coordinates obtained from the center coordinates e (e1 to e7) of each ultrasonic element 31 of the element group E that generates the composite waveform M to a certain depth through the path of the incident angle and the refraction angle. is there. By dividing the linear distance from the center coordinates e (e1 to e7) of each ultrasonic element 31 to the focal point F by the speed of sound of the object to be inspected, until the ultrasonic waves emitted from each ultrasonic element 31 reach the focal point F. Propagation time T is obtained respectively.

図８（Ｂ）（Ｃ）に示すように、全超音波素子３１の伝播時間Ｔを、伝播時間Ｔのうち最も長いもので減じ、正負を反転させたものが各超音波素子３１に付与される遅延時間Δｔとなる。音響接触媒質４７をプローブ３０と被検査対象４０の間に設ける場合は、スネルの法則を用いて各超音波素子３１から被検査対象４０に超音波が入射する点を算出し、音響接触媒質４７と被検査対象４０の音速をそれぞれ用いて、それぞれの伝播に要する伝播時間Ｔを演算してから遅延時間Δｔを算出する。 As shown in FIGS. 8B and 8C, the propagation time T of all the ultrasonic elements 31 is subtracted by the longest propagation time T, and the positive and negative inverted ones are given to each ultrasonic element 31. The delay time is Δt. When the acoustic contact medium 47 is provided between the probe 30 and the object to be inspected 40, the point at which ultrasonic waves are incident on the object to be inspected 40 from each ultrasonic element 31 is calculated using Snell's law, and the acoustic contact medium 47 is provided. And the sound wave velocity of the subject 40 to be inspected are used to calculate the propagation time T required for each propagation, and then the delay time Δt is calculated.

遅延時間Δｔは、送信と受信双方の経路で演算される。この時用いる検査対象の表面形状は一般的な平面や傾いた平面だけに限らず曲率や凹凸部があっても、それを考慮した幾何計算を行うこともできる。これは、スネルの法則を用いる入射点の計算時に、超音波Ｕが入射する表面の点の角度情報（接線角度）を反映することで可能となる。 The delay time Δt is calculated on both the transmission and reception paths. The surface shape of the inspection target used at this time is not limited to a general flat surface or an inclined flat surface, and even if there is a curvature or uneven portion, geometric calculation can be performed in consideration of the curvature or uneven portion. This is possible by reflecting the angle information (tangential angle) of the point on the surface on which the ultrasonic wave U is incident when calculating the incident point using Snell's law.

波形合成部１８は、遅延時間計算部１７で得た遅延時間Δｔを、素子群Ｅを構成するそれぞれの超音波素子３１の中心座標ｅ（ｅ１〜ｅ７）に割り当て、それぞれの超音波素子３１で得られたエコー波形３５の信号を遅延時間Δｔ分だけ時間軸方向にずらし、ずらし終わった各素子の同一時間における信号を合成することで合成波形Ｍを得る。 The waveform synthesizing unit 18 assigns the delay time Δt obtained by the delay time calculation unit 17 to the center coordinates e (e1 to e7) of each of the ultrasonic elements 31 constituting the element group E, and the respective ultrasonic elements 31 The signal of the obtained echo waveform 35 is shifted in the time axis direction by the delay time Δt, and the signals of the shifted elements at the same time are combined to obtain the composite waveform M.

図９は、送信した超音波を焦点に集束させるのに必要な送信側遅延時間と、受信した超音波を集束するのに必要な受信側遅延時間とを合算させて遅延時間にする場合を示している。なお、ここでは最も基本となる超音波波形Ｕ（ｉ，ｊ）を得てからオフラインで任意の合成波形Ｍを形成する手法を示しているが、オンラインで遅延時間を反映した超音波励起および超音波合成を行う通常のフェーズドアレイや開口合成法と同じ処理を行ってもよい。 FIG. 9 shows a case where the transmitting side delay time required to focus the transmitted ultrasonic waves and the receiving side delay time required to focus the received ultrasonic waves are added together to obtain the delay time. ing. Although the method of forming an arbitrary synthetic waveform M offline after obtaining the most basic ultrasonic waveform U (i, j) is shown here, ultrasonic excitation and ultrasonic waves reflecting the delay time are shown online. The same processing as that of a normal phased array or aperture synthesis method for ultrasonic synthesis may be performed.

図１０は描画部１９（図１）に表示される探傷画像３７を示す図である。図１１は描画部１９に表示される合成波形Ｍを示すグラフである。描画部１９により、基準点Ｃから、入射点Ｉ、反射点Ｒ、焦点Ｆを結ぶ線上の一部または全部に、合成波形Ｍの波形強度を描画して探傷画像３７を得ることができる。図１１に示すように合成波形Ｍは、中心素子Ｃから入射点Ｉまでの経路、入射点Ｉから反射点Ｒまでの経路、反射点Ｒから焦点Ｆまでの経路に大別される。 FIG. 10 is a diagram showing a flaw detection image 37 displayed on the drawing unit 19 (FIG. 1). FIG. 11 is a graph showing the composite waveform M displayed on the drawing unit 19. The drawing unit 19 can draw the waveform intensity of the composite waveform M from the reference point C to a part or all of the line connecting the incident point I, the reflection point R, and the focal point F to obtain the flaw detection image 37. As shown in FIG. 11, the composite waveform M is roughly classified into a path from the central element C to the incident point I, a path from the incident point I to the reflection point R, and a path from the reflection point R to the focal point F.

図１０に示すように、描画したい範囲をグリッドで区切り、各グリッドへの伝播時間に相当する合成波形Ｍの強度をプロットすることで、探傷画像３７が得られる。このとき、合成波形Ｍ全ての伝播経路を描画する必要はなく、一部例えば焦点Ｆ付近の値に限ってもよい。例えば焦点Ｆを複数取りそれぞれの焦点Ｆで得られる合成波形Ｍの強度のみをプロットしていくことで、開口合成像を得ることもできる。 As shown in FIG. 10, the flaw detection image 37 is obtained by dividing the range to be drawn by a grid and plotting the intensity of the composite waveform M corresponding to the propagation time to each grid. At this time, it is not necessary to draw the propagation paths of all the composite waveforms M, and the values may be limited to some values near the focal point F, for example. For example, an aperture synthesis image can be obtained by taking a plurality of focal points F and plotting only the intensity of the composite waveform M obtained at each focal point F.

図１２（Ａ）はジェットポンプ５０の正面図であり、図１２（Ｂ）はその部分拡大図である。また図１３はジェットポンプ５０のトランジションピース５１とジェットポンプビーム５２の嵌合部分の拡大断面図である。 FIG. 12A is a front view of the jet pump 50, and FIG. 12B is a partially enlarged view thereof. Further, FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a fitting portion between the transition piece 51 of the jet pump 50 and the jet pump beam 52.

ジェットポンプ５０は、原子力発電プラントの原子炉圧力容器内に据え付けられている。このジェットポンプ５０のジェットポンプビーム５２を被検査対象４０（図１）として、その嵌合部分に存在する欠陥４６を探傷する例について述べる。例えば定期検査等、プラントの運転が停止しかつ原子炉圧力容器の上部が解放されているとき、アクセス装置を用いてプローブ３０を、ジェットポンプビーム５２の第１面４１ａに超音波Ｕを入射できる位置に設置する。超音波Ｕの反射波の焦点Ｆを近傍（例えば１０ｍｍ以内）に形成させる第２面４２は、トランジションピース５１とジェットポンプビーム５２が嵌合している面となる。 The jet pump 50 is installed in the reactor pressure vessel of a nuclear power plant. An example will be described in which the jet pump beam 52 of the jet pump 50 is set as the object to be inspected 40 (FIG. 1) and the defect 46 existing in the fitting portion is detected. For example, when the operation of the plant is stopped and the upper part of the reactor pressure vessel is open, such as in a periodic inspection, the probe 30 can be incident on the first surface 41a of the jet pump beam 52 by using the access device. Install in position. The second surface 42 that forms the focal point F of the reflected wave of the ultrasonic wave U in the vicinity (for example, within 10 mm) is the surface on which the transition piece 51 and the jet pump beam 52 are fitted.

なお本実施例は、原子炉圧力容器内が水で満たされていることを前提にしており、音響接触媒質は水もしくは純水となる。したがって、ジェットポンプビーム５２の第１面４１ａから離れた位置にプローブ３０を配置することで、トランジションピース５１とジェットポンプビーム５２との嵌合面の探傷が可能となる。なお、探傷試験は、例示したトランジションピース５１とジェットポンプビーム５２との嵌合面に限定されることはなく、その他の炉内構造物を被検査対象４０として探傷試験を行うことができ、炉内構造物保全が可能となる。 In this embodiment, it is assumed that the inside of the reactor pressure vessel is filled with water, and the acoustic contact medium is water or pure water. Therefore, by arranging the probe 30 at a position away from the first surface 41a of the jet pump beam 52, it is possible to detect the fitting surface of the transition piece 51 and the jet pump beam 52. The flaw detection test is not limited to the fitting surface between the transition piece 51 and the jet pump beam 52 illustrated, and the flaw detection test can be performed with other internal structures in the furnace as the object to be inspected 40. Internal structure maintenance becomes possible.

本発明の実施形態は、一般的にフェーズドアレイ超音波探傷試験と呼ばれる超音波探傷法に適用することができる。その中でも、一定方向に超音波Ｕを形成しながら、駆動させる超音波素子を電子走査させていくリニアスキャン法、駆動させる超音波素子を固定もしくは電子操作しながら超音波Ｕを形成する角度を扇状に変化させるセクタスキャン法、任意の座標領域に網羅的に焦点を設けてビームを集束させるＴｏｔａｌ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ（ＴＦＭ）やいわゆる開口合成法等といった、超音波を用いた映像化が可能なものに好適に適用される。 The embodiment of the present invention can be applied to an ultrasonic flaw detection method generally called a phased array ultrasonic flaw detection test. Among them, the linear scan method in which the ultrasonic wave element to be driven is electronically scanned while forming the ultrasonic wave U in a certain direction, and the angle at which the ultrasonic wave U is formed while fixing or electronically manipulating the ultrasonic wave element to be driven are fan-shaped. Suitable for those that can be visualized using ultrasonic waves, such as the sector scan method that changes to, the Total Focusing Method (TFM) that comprehensively focuses on an arbitrary coordinate area and focuses the beam, and the so-called aperture synthesis method. Applies to.

以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波探傷装置によれば、被検査対象の形状情報を保持することで、超音波を反射させて欠陥に到達させるに際し、反射面が連続平面でなくとも、信頼性の高い試験結果を得ることが可能となる。 According to the ultrasonic flaw detector of at least one embodiment described above, by retaining the shape information of the object to be inspected, when the ultrasonic waves are reflected to reach the defect, even if the reflecting surface is not a continuous plane, It is possible to obtain highly reliable test results.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

１０…超音波探傷装置、１１…超音波送受信部、１１ｂ…受信部、１１ａ…送信部、１６…伝播時間演算部、１７…遅延時間計算部、１８…波形合成部、１９…描画部、２０…走査部、３０…アレイプローブ（プローブ）、３１…超音波素子、３５…エコー波形、３７…探傷画像、４０…被検査対象、４１（４１ａ，４１ｂ）…第１面、４２（４２ａ，４２ｂ）…第２面、４２ｃ…接続面、４５…形状情報、４６…欠陥、４７…音響接触媒質、４８…障害物、５０…ジェットポンプ、５１…トランジションピース、５２…ジェットポンプビーム、Ｔ…伝播時間、Δｔ…遅延時間、Ｆ…焦点、α…入射角、β…屈折角、γ…到達角、Ｕ…超音波。 10 ... Ultrasonic flaw detector, 11 ... Ultrasonic transmission / reception unit, 11b ... Receiver unit, 11a ... Transmission unit, 16 ... Propagation time calculation unit, 17 ... Delay time calculation unit, 18 ... Waveform synthesis unit, 19 ... Drawing unit, 20 ... scanning unit, 30 ... array probe (probe), 31 ... ultrasonic element, 35 ... echo waveform, 37 ... flaw detection image, 40 ... subject to be inspected, 41 (41a, 41b) ... first surface, 42 (42a, 42b) ) ... Second surface, 42c ... Connection surface, 45 ... Shape information, 46 ... Defects, 47 ... Acoustic contact medium, 48 ... Obstacles, 50 ... Jet pump, 51 ... Transition piece, 52 ... Jet pump beam, T ... Propagation Time, Δt ... Delay time, F ... Focus, α ... Incident angle, β ... Refraction angle, γ ... Reach angle, U ... Ultrasonic wave.

Claims (7)

アレイプローブに配列する複数の超音波素子の各々に対し超音波を送信及び受信させる超音波送受信部と、
前記超音波の入射側の第１面及びその裏側の第２面のうち少なくとも前記第２面が非連続平面で形成されている被検査対象の形状情報を保持するデータベースと、
前記超音波素子から送信された前記超音波が前記第２面を反射して前記第１面近傍の焦点に到達するまでの伝播時間を前記形状情報に基づいて演算する伝播時間演算部と、
複数の中から基準点として選択された前記超音波素子の前記伝播時間とその他の前記超音波素子の前記伝播時間との差分を遅延時間として計算する遅延時間計算部と、
前記遅延時間に基づいて前記超音波の前記送信及び前記受信の少なくとも一方のタイミングを調整し、各々の前記超音波素子で受信された複数のエコー波形を合成する波形合成部と、を備える超音波探傷装置。 An ultrasonic transmitter / receiver that transmits and receives ultrasonic waves to each of a plurality of ultrasonic elements arranged in an array probe.
A database that holds shape information of the object to be inspected, in which at least the second surface of the first surface on the incident side of the ultrasonic wave and the second surface on the back side thereof is formed by a discontinuous plane.
A propagation time calculation unit that calculates the propagation time until the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic element reflects the second surface and reaches the focal point in the vicinity of the first surface based on the shape information.
A delay time calculation unit that calculates the difference between the propagation time of the ultrasonic element selected as a reference point from a plurality of reference points and the propagation time of the other ultrasonic element as a delay time.
An ultrasonic wave including a waveform synthesizer that adjusts at least one timing of the transmission and reception of the ultrasonic wave based on the delay time and synthesizes a plurality of echo waveforms received by each of the ultrasonic elements. Flaw detector. 請求項１に記載の超音波探傷装置において、
前記アレイプローブに配列する一部の超音波素子を素子群として選択し、この選択される前記素子群を走査することで、前記焦点を前記第１面に沿ってリニア走査させる走査部を備える超音波探傷装置。 In the ultrasonic flaw detector according to claim 1,
A supersonic unit including a scanning unit that linearly scans the focus along the first surface by selecting a part of the ultrasonic elements arranged in the array probe as an element group and scanning the selected element group. Ultrasonic flaw detector. 請求項２に記載の超音波探傷装置において、
前記基準点として選択された前記超音波素子から送信され前記第２面を反射した前記超音波が前記焦点に到達するときの到達角が一定になるように前記遅延時間が計算される超音波探傷装置。 In the ultrasonic flaw detector according to claim 2,
Ultrasonic flaw detection in which the delay time is calculated so that the arrival angle when the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave element selected as the reference point and reflected from the second surface reaches the focal point is constant. apparatus. 請求項１に記載の超音波探傷装置において、
前記基準点として選択された前記超音波素子から送信された前記超音波の前記伝播時間を走査するように演算し、前記焦点が前記第１面に沿ってセクタ走査させる走査部を備える超音波探傷装置。 In the ultrasonic flaw detector according to claim 1,
An ultrasonic flaw detection unit including a scanning unit that calculates to scan the propagation time of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave element selected as the reference point and causes the focal point to scan a sector along the first surface. apparatus. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波探傷装置において、
複数の前記エコー波形を合成した合成波形に基づいて前記被検査対象の探傷画像を生成する描画部を備える超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 4.
An ultrasonic flaw detection device including a drawing unit that generates a flaw detection image of an object to be inspected based on a composite waveform obtained by synthesizing a plurality of the echo waveforms. アレイプローブに配列する複数の超音波素子の各々に対し超音波を送信及び受信させるステップと、
前記超音波の入射側の第１面及びその裏側の第２面のうち少なくとも前記第２面が非連続平面で形成されている被検査対象の形状情報をデータベースに保持するステップと、
前記超音波素子から送信された超音波が前記第２面を反射して前記第１面近傍の焦点に到達するまでの伝播時間を前記形状情報に基づいて演算するステップと、
複数の中から基準点として選択された前記超音波素子の前記伝播時間とその他の前記超音波素子の前記伝播時間との差分を遅延時間として計算するステップと、
前記遅延時間に基づいて前記超音波の前記送信及び前記受信の少なくとも一方のタイミングを調整し、各々の前記超音波素子で受信された複数のエコー波形を合成するステップと、を含む超音波探傷方法。 A step of transmitting and receiving ultrasonic waves to each of a plurality of ultrasonic elements arranged in an array probe, and
A step of holding in a database the shape information of an object to be inspected in which at least the second surface of the first surface on the incident side of the ultrasonic wave and the second surface on the back side thereof is formed by a discontinuous plane.
A step of calculating the propagation time until the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic element reflects the second surface and reaches the focal point in the vicinity of the first surface based on the shape information.
A step of calculating the difference between the propagation time of the ultrasonic element selected as a reference point from a plurality of reference points and the propagation time of the other ultrasonic element as a delay time, and
An ultrasonic flaw detection method including a step of adjusting at least one timing of the transmission and reception of the ultrasonic wave based on the delay time and synthesizing a plurality of echo waveforms received by each of the ultrasonic elements. .. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波探傷装置を用い、トランジションピースに嵌合するジェットポンプビームの接触面近傍に存在する欠陥を探傷する炉内構造物保全方法。 A method for maintaining a structure in a furnace, which uses the ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 5 to detect defects existing in the vicinity of the contact surface of a jet pump beam fitted to a transition piece.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116484921A (en) * 2023-06-21 2023-07-25 中国石油大学(华东) Crack size accurate quantification method for multi-physical-quantity feature fusion convolutional neural network

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH022924A (en) * 1988-06-14 1990-01-08 Kawasaki Steel Corp Ultrasonic wave flaw detecting apparatus for seam welded pipe
JP2000221171A (en) * 1999-02-03 2000-08-11 Nkk Corp Ultrasonic flaw detection of welded pipe
JP2004151097A (en) * 2002-10-25 2004-05-27 General Electric Co <Ge> Method for detecting crack in jet pump beam of nuclear reactor
JP2005195349A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Sumitomo Pipe & Tube Co Ltd Ultrasonic angle beam flaw detection method, and device therefor
JP2012141230A (en) * 2011-01-04 2012-07-26 Hitachi Ltd Nondestructive testing system
JP2016042043A (en) * 2014-08-15 2016-03-31 出光興産株式会社 Outer shell corrosion inspection apparatus and outer shell corrosion inspection method
JP2019138695A (en) * 2018-02-07 2019-08-22 株式会社東芝 Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH022924A (en) * 1988-06-14 1990-01-08 Kawasaki Steel Corp Ultrasonic wave flaw detecting apparatus for seam welded pipe
JP2000221171A (en) * 1999-02-03 2000-08-11 Nkk Corp Ultrasonic flaw detection of welded pipe
JP2004151097A (en) * 2002-10-25 2004-05-27 General Electric Co <Ge> Method for detecting crack in jet pump beam of nuclear reactor
JP2005195349A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Sumitomo Pipe & Tube Co Ltd Ultrasonic angle beam flaw detection method, and device therefor
JP2012141230A (en) * 2011-01-04 2012-07-26 Hitachi Ltd Nondestructive testing system
JP2016042043A (en) * 2014-08-15 2016-03-31 出光興産株式会社 Outer shell corrosion inspection apparatus and outer shell corrosion inspection method
JP2019138695A (en) * 2018-02-07 2019-08-22 株式会社東芝 Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
鈴木 秀章: "蒸発管炉内UT法の実証試験 蒸発管炉外内面の腐食疲労亀裂に対する炉内UT法の確立", 技術開発ニュース, JPN6022037678, 1 November 2004 (2004-11-01), JP, pages 19 - 20, ISSN: 0005005699 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116484921A (en) * 2023-06-21 2023-07-25 中国石油大学(华东) Crack size accurate quantification method for multi-physical-quantity feature fusion convolutional neural network
CN116484921B (en) * 2023-06-21 2023-08-18 中国石油大学(华东) Crack size accurate quantification method for multi-physical-quantity feature fusion convolutional neural network

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