JPH02150766A - Ultrasonic flaw detecting device - Google Patents

Ultrasonic flaw detecting device

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JPH02150766A
JPH02150766A JP63304650A JP30465088A JPH02150766A JP H02150766 A JPH02150766 A JP H02150766A JP 63304650 A JP63304650 A JP 63304650A JP 30465088 A JP30465088 A JP 30465088A JP H02150766 A JPH02150766 A JP H02150766A
Authority
JP
Japan
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tenon
probe
scanning
array probe
ultrasonic
Prior art date
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Application number
JP63304650A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Kisanuki
木佐貫　哲也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH02150766A publication Critical patent/JPH02150766A/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2693—Rotor or turbine parts

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform highly reliable flaw detection with sharply reduced inspecting time by automatically calculating the inclined angle of a tenon caulking surface against the surface of vibrators of an array probe and performing electronic scanning with an ultrasonic beam in an appropriate range of angles of refraction based on a calculated result. CONSTITUTION:An array probe 11 is stopped when it comes just above a tenon caulking surface 2b. When the probe 11 is stopped, a signal controller 16 gives a timing signal to a multichannel pulser 17 and causes the probe 11 to make linear scanning and to send ultrasonic beams by successively shifting each vibrator of the probe 11. Reflected ultrasonic beams from each prescribed surface are received by means of a multichannel receiver 18 and subjected to prescribed processes. After processing, an operator 22 calculates the angle between the caulking surface 2b and surface of vibrators and give the calculated result to a computer 23. The computer 23 makes calculation for performing sector scanning and transfers the calculated result to the controller 16. The controller 16 sends a timing signal for performing crack detection to the pulser 17. Thereafter, delivery and reception of ultrasonic waves are performed as in the case of linear scanning, but, since the scanning is performed with a range of appropriate angles, a quick and accurate display is made.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はタービン羽根車の羽根テノン部などに発生する
欠陥（割れ）を検出する超音波探傷装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an ultrasonic flaw detection device for detecting defects (cracks) occurring in the blade tenon portion of a turbine impeller.

（従来の技術） 蒸気タービン羽根車の羽根は第７図に示すように、羽根
本体ｌ先端にかしめ部からなるテノン２を整形し、これ
を板状のシューラウド３に通し、かしめて群羽根を形成
するのが一般的である。(Prior art) As shown in Fig. 7, the blades of a steam turbine impeller are formed by shaping a tenon 2 consisting of a caulked part at the tip of the blade base l, passing it through a plate-shaped shroud 3, and caulking it to form a group of blades. It is common to form

ところで蒸気タービン羽根車は高温蒸気中を高速で回転
するという過酷な条件下で用いられるものであり、羽根
先端のテノン２には経年的に割れが発生することがある
。この場合、発生するテノン２の割れの発生部位は第８
図に示すようにテノン２の首部２ａであり、これはテノ
ンかしめ面から深さ２〜５龍程度という浅部の範囲であ
る。また、割れ４はシュラウド３面に対して、傾き角φ
をもって伝播することが多く、φが３０＠程度となるも
のもある。さらに、テノン２のかしめは従来手かしめに
より実施されており、テノンかしめ面２ｂは凹凸を呈し
ている。By the way, a steam turbine impeller is used under harsh conditions of rotating at high speed in high-temperature steam, and cracks may occur in the tenons 2 at the tips of the blades over time. In this case, the location of the crack in Tenon 2 that occurs is the 8th
As shown in the figure, this is the neck 2a of the tenon 2, which is a shallow range of about 2 to 5 depths from the tenon caulking surface. In addition, the crack 4 has an inclination angle φ with respect to the shroud 3 surface.
It often propagates with φ, and in some cases, φ is about 30@. Further, the tenon 2 is conventionally caulked by hand, and the tenon caulking surface 2b is uneven.

このような割れをテノンかしめ面２ｂから超音波にて検
出するため、特殊な超音波探触子５（例えば特願昭５９
−２３９４８４号「テノン部の超音波探傷用探触子」）
が用いられている。この超音波探触子５は振動子５ａと
テノンかしめ面２ｂとの間に液体５ｂを充てんした円筒
５Ｃを設け、円筒５Ｃの検査体面側の開口部には薄膜５
ｄが貼付しであるとともに、円筒５Ｃのテノンかしめ面
側の面を（テノンかしめ面のシュラウド表面に対角度だ
け傾斜させるようにしている。In order to detect such cracks from Tenon's caulked surface 2b using ultrasonic waves, a special ultrasonic probe 5 (for example, Japanese Patent Application No. 59
-239484 "Ultrasonic flaw detection probe for Tenon section")
is used. This ultrasonic probe 5 has a cylinder 5C filled with liquid 5b between the transducer 5a and the Tenon caulking surface 2b, and a thin film 5
d is attached, and the surface of the cylinder 5C on the Tenon caulking surface side is inclined by an angle diagonal to the shroud surface of the Tenon caulking surface.

これにより、凹凸をもったテノンかしめ面２ｂに対して
超音波探触子５の円筒５Ｃ先端面を密着できるため、超
音波を安定して被検体へ伝播させることができ、また、
割れ４面に対して超音波ビーム６をほぼ垂直に入射でき
るため、割れ４から反射された超音波ビームは超音波探
触子５の方向に反射されることになり、超音波探触子５
によって十分に受信される。そして、割れの有無の判断
は第９図に示すような超音波探傷器のＣＲＴ７上で割れ
４からの反射波８の出現の有無を観察することにより行
なわれる。As a result, the tip surface of the cylinder 5C of the ultrasound probe 5 can be brought into close contact with the uneven Tenon caulking surface 2b, so that the ultrasound can be stably propagated to the subject.
Since the ultrasonic beam 6 can be incident almost perpendicularly to the surface of the crack 4, the ultrasonic beam reflected from the crack 4 will be reflected in the direction of the ultrasonic probe 5.
be well received by. The presence or absence of a crack is determined by observing whether a reflected wave 8 from the crack 4 appears on a CRT 7 of an ultrasonic flaw detector as shown in FIG.

（発明が解決しようとする課題） このように蒸気タービンテノン部の超音波探傷には第８
図で述べた特殊な超音波探触子５を用い、この探触子５
を第１０図に示すようにテノン２の外周縁部９に沿って
走査することで、テノン２に発生した割れ４を探傷する
ようになる。この場合、第８図に示すように超音波探触
子５から発生した超音波ビーム６をテノン首部２ａに発
生した割れ４の方向へ伝播させるため、テノンのかしめ
面２ｂの傾き角μに応じて、適切な超音波探触子５の先
端の傾き角を採用する必要がある。しかし、テノン２の
かしめは従来手作業によるため、かしめの面の傾き角μ
は一定でなく、テノンかしめ面２ｂでの傾き角μの誤差
は±５°程度もあることがある。このため、一定の先端
の傾き角の超音波探触子５では、テノン２への超音波ビ
ームの屈折角は充てん液が水の場合±２０°程度にもな
ってしまい、割れの検出の信頼性が著しく低下するおそ
れがある。(Problem to be solved by the invention) In this way, ultrasonic flaw detection of the steam turbine tenon part is
Using the special ultrasonic probe 5 described in the figure, this probe 5
By scanning along the outer peripheral edge 9 of the tenon 2 as shown in FIG. 10, cracks 4 generated in the tenon 2 can be detected. In this case, in order to propagate the ultrasonic beam 6 generated from the ultrasonic probe 5 in the direction of the crack 4 generated in the Tenon's neck 2a, as shown in FIG. Therefore, it is necessary to adopt an appropriate inclination angle of the tip of the ultrasonic probe 5. However, since the caulking of Tenon 2 is conventionally done manually, the inclination angle μ of the caulking surface is
is not constant, and the error in the inclination angle μ at the Tenon caulking surface 2b may be as much as ±5°. For this reason, with the ultrasonic probe 5 with a constant tilt angle of the tip, the refraction angle of the ultrasonic beam toward the Tenon 2 will be about ±20 degrees when the filling liquid is water, making crack detection unreliable. There is a risk that performance may be significantly reduced.

このため検査の信頼性をより向上させるには個々のテノ
ン２について、それぞれ適した先端の傾き角の超音波探
触子５を選択しなければならず、二のための手間が煩雑
であり、検査時間も長くなって、実用的でなくなる。ま
た、テノン２個々に対して、テノン外周縁部９に沿って
超音波探触子５を手探傷によって、走査し、超音波探傷
器のＣＲＴ７の目視により、欠陥有無の判断を行うこと
は、テノン２の総数が１０−タで１０００個程度以上に
達することから、検査員の疲労等を考慮すると、検査結
果にバラツキを生じ易（検査の安定性上好ましくない。Therefore, in order to further improve the reliability of the inspection, it is necessary to select an ultrasonic probe 5 with an appropriate tilt angle of the tip for each Tenon 2, which is troublesome. The inspection time also increases, making it impractical. Furthermore, scanning each Tenon 2 along the outer peripheral edge 9 of the Tenon by manual flaw detection with the ultrasonic probe 5 and visually checking the CRT 7 of the ultrasonic flaw detector to determine the presence or absence of a defect is as follows: Since the total number of tenon 2s reaches about 1000 or more in 10-ta, if the fatigue of the inspector is taken into account, the inspection results are likely to vary (which is not desirable in terms of inspection stability).

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、テン部での
割れ検査に要する時間を大巾に短縮できるとともに、信
頼性の高い検査を行なうことができる超音波探傷装置を
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection device that can significantly shorten the time required for inspecting cracks in the tensile part and perform highly reliable inspection. shall be.

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） タービン羽根車に発生する欠陥を検出する超音波探傷装
置において、複数の振動子を有するアレイ探触子と、こ
のアレイ探触子を上記羽根車の被検部位に対応する位置
に移動させる探触子移動手段と、超音波を送受波する上
記アレイ探触子の振動子をリニア走査する第１の信号制
御手段と、送受波される各振動子の位置および各振動子
と被検部位の距離から被検部位からの反射超音波の受波
信号を抽出して被検部位に対する傾き角度を演算する演
算手段と、この演算手段の演算結果より被検部位の欠陥
を検出するのに適した超音波の入射角度範囲を求めこの
角度範囲にて上記アレイ探触子をセクタ走査する第２の
信号制御手段と、上記セクタ走査により得られた受波信
号によりＢスコープ表示を行なう表示手段とからなって
いる。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) An ultrasonic flaw detection device for detecting defects occurring in a turbine impeller includes an array probe having a plurality of transducers, and an array probe that connects the array probe to the impeller. a probe moving means for moving the probe to a position corresponding to the test area of the vehicle; a first signal control means for linearly scanning the transducer of the array probe that transmits and receives ultrasonic waves; a calculation means for extracting a received signal of the reflected ultrasound from the examination part from the position of the transducer and the distance between each transducer and the examination part and calculating an inclination angle with respect to the examination part; and a calculation result of the calculation means. a second signal control means for scanning the array probe in sectors in this angle range to find an incident angle range of ultrasonic waves more suitable for detecting defects in the inspected area; It consists of a display means for displaying a B scope display based on the received signal.

（作　用） 本発明によればテノンかしめ面のアレイ探触子の振動子
面に対する傾き角を自動的に演算して、その結果をもと
にテノン内部へ割れの検出に適した屈折角の範囲で超音
波ビームを電子走査できることから、検査の信頼性が著
しく向上するとともに検査時間の短縮ができる。また、
Ｂスコープ表示において、超音波の入射点の補正を実施
することから欠陥位置の表示が正確となり、欠陥の識別
がより容品となって、探傷結果の判断が容易となるなど
信頼性の高い安定した検査が可能になる。(Function) According to the present invention, the inclination angle of the Tenon caulked surface with respect to the transducer surface of the array probe is automatically calculated, and based on the result, a refraction angle suitable for detecting a crack inside the Tenon is determined. Since the ultrasonic beam can be electronically scanned over a wide range, inspection reliability is significantly improved and inspection time can be shortened. Also,
In the B-scope display, since the ultrasonic incident point is corrected, the defect position is displayed accurately, defects can be identified more accurately, and the flaw detection results are easier to judge, resulting in highly reliable and stable results. This makes it possible to conduct tests based on

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は同実施例を示すブロック図である。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the same embodiment.

図において、１１はアレイ探触子で、このアレイ探触子
１１は液槽１２の液中に封入されている。In the figure, 11 is an array probe, and this array probe 11 is sealed in a liquid in a liquid tank 12.

この場合液槽１２はアレイ探触子１１に対向する面に薄
膜１３を設けている。そして、このようなアレイ探触子
１１を封入した液槽１２は移動機構１４により羽根本体
１先端のシュランド３に沿って移動可能にしている。こ
の移動機構１４はアレイ探触子１１がテノンかしめ面２
ｂの真上に達すると、光電スイッチなどの羽根位置検出
器１５の検出信号により移動を停止されるようになって
いる。In this case, the liquid tank 12 is provided with a thin film 13 on the surface facing the array probe 11. The liquid tank 12 containing such an array probe 11 is movable along the shrand 3 at the tip of the blade body 1 by a moving mechanism 14. This moving mechanism 14 is such that the array probe 11 is connected to the Tenon caulking surface 2.
When it reaches directly above b, the movement is stopped by a detection signal from a blade position detector 15 such as a photoelectric switch.

一方、信号制御器１６からのトリガタイミング信号をマ
ルチチャンネルパルサー１７に与え、アレイ探触子１１
の各振動子を順にずらしてリニア走査させ、超音波ビー
ムを送波する。そして、液槽１２とテノンかしめ面２ｂ
、シュラウド３の外面との境界面から反射される超音波
ビームをマルチチャンネルレシーバ１８で受波し、検波
増幅し高速ＡＤ変換器１９によりデジタル信号に変換し
た後、デジタル加算器２０により各タイミング信号ごと
に加算、合成する。次いで、加算、合成した信号を信号
処理器２１に与えテノンかしめ面２ｂ、シュラウド３外
表面からの反射信号を抽出し、演算器２２にて、テノン
かしめ面２ｂとアレイ探触子１１との振動子面とのなす
角度を演算し、この演算結果をコンピュータ２３に与え
るようにしている。On the other hand, the trigger timing signal from the signal controller 16 is given to the multi-channel pulser 17, and the array probe 11
The ultrasonic beam is transmitted by sequentially shifting each transducer to perform linear scanning. Then, the liquid tank 12 and Tenon caulking surface 2b
, the ultrasonic beam reflected from the boundary surface with the outer surface of the shroud 3 is received by the multi-channel receiver 18, detected, amplified, and converted into a digital signal by the high-speed AD converter 19, and then converted into a digital signal by the digital adder 20. Add and combine each. Next, the added and combined signals are applied to the signal processor 21 to extract the reflected signals from the Tenon caulking surface 2b and the outer surface of the shroud 3, and the arithmetic unit 22 calculates the vibration between the Tenon caulking surface 2b and the array probe 11. The angle formed with the child surface is calculated, and the result of this calculation is provided to the computer 23.

コンピータ２３では、セクタ走査（扇形走査）を実施す
るための演算を行い、その結果を信号制御器１６に転送
する。この状態で、テノン部に発生した割れ検出のため
のトリガタイミング信号が、信号制御器１６からマルチ
チャンネルパルサー１７に送られ、それに従い、アレイ
探触子１１から超音波が送波され、リニア走査時と同様
に、超音波が受波され、受波信号はマルチチャンネルレ
シーバ１８、高速ＡＤ変換器１９、デジタル加算器２０
、信号処理器２１により処理され、ＣＲＴ２４に探傷結
果がＢスコープ表示されるようになる。ここで、２５は
設定データメモリ、２６は収録データを記録する磁気デ
ィスク等のデータ収録器である。また２７はアレイ探触
子１１の移動機構１４を制御する機構制御器である。The computer 23 performs calculations for performing sector scanning (fan-shaped scanning) and transfers the results to the signal controller 16. In this state, a trigger timing signal for detecting a crack that has occurred in the Tenon section is sent from the signal controller 16 to the multi-channel pulser 17, and according to this, an ultrasonic wave is transmitted from the array probe 11 to perform linear scanning. In the same way as in the previous example, ultrasonic waves are received, and the received signals are sent to a multi-channel receiver 18, a high-speed AD converter 19, and a digital adder 20.
, are processed by the signal processor 21, and the flaw detection results are displayed on the CRT 24 using the B scope. Here, 25 is a setting data memory, and 26 is a data recorder such as a magnetic disk for recording recorded data. Further, 27 is a mechanism controller that controls the movement mechanism 14 of the array probe 11.

次に、以上のように構成し実施例の作用を説明する。ま
ず、シュラウド３に沿って移動可能に装着された液槽１
２に封入されたアレイ探触子１１は移動機構１４により
移動し、羽根本体１の位置を羽根位置検出器１５にて検
知する。この場合、羽根本体１先端に加工され、シュラ
ウド３に通し、かしめられているテノンかしめ面２ｂの
位置は羽根本体１の種類により一定であるため、テノン
かしめ面２ｂの位置は間接的に容易に検知できる。Next, the operation of the embodiment configured as above will be explained. First, the liquid tank 1 is movably mounted along the shroud 3.
The array probe 11 enclosed in the blade 2 is moved by a moving mechanism 14, and the position of the blade base body 1 is detected by a blade position detector 15. In this case, the position of the tenon caulking surface 2b, which is processed at the tip of the blade body 1 and passed through the shroud 3 and caulked, is constant depending on the type of the blade body 1, so the position of the tenon caulking surface 2b can be indirectly and easily determined. Can be detected.

位置検出器１５からの検知信号は機構制御器２７に送ら
れ、移動機構１４によるアレイ探触子１１の移動は停止
される。The detection signal from the position detector 15 is sent to the mechanism controller 27, and the movement of the array probe 11 by the movement mechanism 14 is stopped.

この状態でテノンかしめ面２ｂの真上に位置するアレイ
探触子１１を用い、位相制御は行わず、励振させる振動
子群を電子的に順にずらすリニア走査を行い、テノンか
しめ面２のアレイ探触子１１の振動子面に対する傾き角
を求める。この場合のリニア走査では、メモリ２５に予
め記憶されている設定データを用いて、信号制御器１６
よりトリガタイミング信号をマルチチャンネルパルサ１
７に出力し、高圧パルスをアレイ探触子１１の振動子に
印加する。ここで、第２図（ａ）は発生した超音波ビー
ム２８の伝播を説明するためのもので、アレイ探触子１
１の各振動子ｅ　　−ｅ　　診ｎ ち、例えば振動子０１〜ｅ、が励振されたとすると、振
動子ｅ、！〜ｅ１より、同時に送波された超音波ビーム
２８の一部は液槽１２中の超音波の液体２９とテノンか
しめ面２ｂとの界面で反射され、振動子ｅ、！〜ｅｌＩ
に受波されるとともに、部はテノン２中に伝播されるよ
うになる。この状態で、受波された超音波信号は第１図
に示すマルチチャンネルレシーバ１８により検波増幅さ
れ、高速ＡＤ変換器１９により、デジタル信号に変換さ
れた後、デジタル加算器２０により加算、合成される。In this state, using the array probe 11 located directly above the Tenon caulking surface 2b, linear scanning is performed in which the vibrator group to be excited is sequentially shifted electronically without performing phase control, and the array probe 11 of the Tenon caulking surface 2 is detected. The angle of inclination of the contactor 11 with respect to the vibrator surface is determined. In linear scanning in this case, the signal controller 16 uses setting data stored in advance in the memory 25.
Trigger timing signal from multi-channel pulser 1
7 and applies a high voltage pulse to the transducer of the array probe 11. Here, FIG. 2(a) is for explaining the propagation of the generated ultrasonic beam 28, and shows the array probe 1.
For example, if each of the oscillators 01 to 1 is excited, then the oscillators e, ! From ~e1, a part of the simultaneously transmitted ultrasonic beam 28 is reflected at the interface between the ultrasonic liquid 29 in the liquid tank 12 and the Tenon caulking surface 2b, and the transducer e,! ~elI
At the same time, the wave is propagated into Tenon 2. In this state, the received ultrasonic signals are detected and amplified by the multi-channel receiver 18 shown in FIG. Ru.

ここで、リニア走査により送受され、加算、合成処理さ
れた信号を３０−１〜３０　　ｎ　ｓ振動子ｅＩ−ｅｌ
ｌにより、加算、合成処理された信号を３０−１とし、
Ａスコープ表示にて、全てを連続してＣＲＴ２４に表示
した例が第２図（ｂ）である。この場合、各信号３０−
１〜３０−ｎにおいて掃引スタート点ＳＴから最初に出
現する反射信号の最大振幅点をＰ１〜Ｐ０とすると、ス
タート点ＳＴから、これら最大振幅点Ｐ１〜Ｐｎまでの
間隔つまりビーム路程ρ１〜Ｉｎが超音波の送受を実施
した振動子群の中央の振動子位置とテノンかしめ面２ｂ
もしくはシュラウド３の外表面との距離に対応すること
になる。このことから、アレイ探触子１１の振動子面を
基準にとれば、それぞれの振動子に対し、１１〜Ｉ０離
れた点を結ぶ線がテノンかしめ面２ｂもしくはシュラウ
ド３外表面を示す包路線となる。次に、これらのデータ
より、演算器２２にて、アレイ探触子１１の振動子面に
対するテノンかしめ面２ｂの傾き角を求める手段を、第
３図を用いて説明する。Here, the signals sent and received by linear scanning, added, and synthesized are transferred to 30-1 to 30 ns oscillators eI-el.
Let the signal added and synthesized by l be 30-1,
FIG. 2(b) shows an example in which all the images are continuously displayed on the CRT 24 in A-scope display. In this case, each signal 30-
If the maximum amplitude points of the reflected signals that first appear from the sweep start point ST in 1 to 30-n are P1 to P0, then the interval from the start point ST to these maximum amplitude points P1 to Pn, that is, the beam path length ρ1 to In, is The center transducer position of the transducer group where ultrasonic waves were transmitted and received and the Tenon caulking surface 2b
Alternatively, it corresponds to the distance from the outer surface of the shroud 3. From this, if we take the transducer surface of the array probe 11 as a reference, the line connecting points 11 to I0 apart for each transducer is the envelope line indicating the Tenon caulking surface 2b or the outer surface of the shroud 3. Become. Next, a means for determining the inclination angle of the Tenon caulking surface 2b with respect to the transducer surface of the array probe 11 using the arithmetic unit 22 from these data will be explained with reference to FIG.

まず、第３図（ａ）において送受を実施した各振動子群
の中央に位置する振動子位置を３１−１〜３１−ｎとし
、それぞれに対応するビーム路程ｆ１１〜ＩＩｎだけ、
振動子面３２から離れた点、すなわち反射点をＱ　　−
Ｑ　　とすると、各点Ｑ１〜ｌ　　　　　　ｎ Ｑ　を結んだ線分はテノンかしめ面２ｂもしくはシュラ
ウド３外表面となるが、実際はｇ１〜ｇｎの測定誤差、
テノンかしめ面２ｂ、シュラウド３外表面の凹凸等によ
りバラツキを生じ、Ｑ１〜Ｑ　を結んだ線分は凹凸の大
きな線分となる。これを平滑化するため、ｇｌの数個を
順次加算して平均化する。すなわち の演算を行う。ここで、Ｘは加算し、゛平均化する個数
であり、数個程度が適当である。First, let the transducer positions located at the center of each transducer group that performed transmission and reception in FIG. 3(a) be 31-1 to 31-n, and the corresponding beam path length f11 to IIn,
A point away from the vibrator surface 32, that is, a reflection point is Q −
If Q, then the line segment connecting each point Q1 to lnQ becomes the Tenon caulking surface 2b or the outer surface of the shroud 3, but in reality, the measurement error of g1 to gn,
Variations occur due to the unevenness of the tenon caulking surface 2b and the outer surface of the shroud 3, and the line segment connecting Q1 to Q becomes a line segment with large unevenness. In order to smooth this, several gl values are sequentially added and averaged. In other words, perform the following calculations. Here, X is the number of elements to be added and averaged, and approximately several pieces is appropriate.

このようにしてｐｌをＭｌに変換し、第３図（ａ）と同
様に、振動子面３２に対してＱ１〜Ｑ　を作図すると第
３図（ｂ）のように、Ｑ〜Ｑ　の線分は平滑化される。When pl is converted into Ml in this way and Q1 to Q are plotted on the vibrator surface 32 in the same way as in Fig. 3(a), the line segment of Q to Q is drawn as shown in Fig. 3(b). is smoothed.

次に、テノンかしめ面の傾き角を求めるためＭｉの各２
点を結び、その傾き角μｍ度を求め、これら傾き角μｍ
の絶対値が８度以上となるμｍの平均値＋７７１．−Ｊ
を求め、これをテノンのか゛しめ面の傾き角とする。す
なわち、（ｌ−１〜（ｎ−１）、Ｄは振動子中心軸間距
離） ＋Ｓ度≦μｌについて （μ　：　（Ｓ度≦μｍ）の個数） ＋Ｓ −８度≧μ■について Σ″ｉ ′″″“ｌ−μｍ８ （μ　：　（−８度≧μｌ）の個数） Ｓ となる。Next, in order to find the inclination angle of the Tenon caulking surface, each 2 of Mi
Connect the points, find the inclination angle μm degrees, and calculate these inclination angles μm
The average value of μm where the absolute value of is 8 degrees or more +771. -J
Find this and use it as the inclination angle of Tenon's clamping surface. That is, (l-1 to (n-1), D is the distance between the vibrator center axes) For +S degree ≦ μl (μ: number of (S degree ≦ μm)) Σ″i for +S -8 degree ≧ μ ■ '"""l-μm8 (μ: number of (-8 degrees ≧μl)) S.

ここで、Ｓは５度程度が適当である。Here, S is suitably about 5 degrees.

このようにして演算器２２にて求められたテノンかしめ
面２ｂの傾き角７丁　、−μｍの各位は■ 第３図（ｃ）に示すように＋Ｓ度≦μ　、−８度≧μ　
の範囲のビーム路程’　ＲＬ””’　ＲＵ”ＬＬ〜’　
ＬＵおよびそれに対応する振動子３ｌ−ＲＬ〜３ｌ−Ｒ
Ｕ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵの番号とともに第１図に示
すメモリ２５に一旦書込まれる。The inclination angle of the Tenon caulking surface 2b obtained in this way by the calculator 22 is +S degrees ≦μ, −8 degrees ≧μ, as shown in FIG. 3(c).
Beam path in the range 'RL'''''RU''LL~'
LU and its corresponding vibrators 3l-RL to 3l-R
It is once written into the memory 25 shown in FIG. 1 along with the numbers U, 3l-LL to 3l-LU.

次にテノン２に発生した割れ検出のためのセクタ走査（
扇形走査）の信号制御条件をコンビエータ２３にて演算
する。Next, sector scanning (
The combiator 23 calculates the signal control conditions for (fan-shaped scanning).

まず、テノン２に発生する割れ検出において、テノンか
しめ面２ｂでの最適な入射角の範囲ε（度）を ε−（テノンかしめ面の傾き角（度）×で収める。First, in detecting cracks occurring in the Tenon 2, the optimal range ε (degrees) of the incident angle at the Tenon caulking surface 2b is set as ε-(inclination angle (degrees) of the Tenon caulking surface)×.

そして、このε（度）の範囲において、セクタ走査を実
施するため、εの範囲をアレイ探触子１１の振動子面の
法線に対する角度範囲θ度を換算する。つまり、第４図
に示すように、リニア走査によって、得られたアレイ探
触子１１の振動子３２のなす角度が十μｍのとき、角度
θ＋、の範囲を θ＋、−９０＠−１　　十μ　　ｌ　＋ε　　　・・・
（１）と書き換え、この範囲のセクタ走査を行うための
振動子間の遅延時間の範囲ｔ　＋ｊを とする。Then, in order to perform sector scanning within this range of ε (degrees), the range of ε is converted into an angular range θ degrees with respect to the normal to the transducer surface of the array probe 11. In other words, as shown in FIG. 4, when the angle formed by the transducer 32 of the array probe 11 obtained by linear scanning is 10 μm, the range of the angle θ+ is θ+, −90 @ −1 10 μm. l +ε...
(1), and let the range t+j of the delay time between the transducers for performing sector scanning in this range be.

なお、アレイ探触子１１の振動子面３２とのテノンかし
め面一μｌについても（１）式で１十μ　１を１−μｍ
　１として遅延時間ｔ　−ｓの範囲を求めるようにする
。In addition, for 1 μl of the Tenon caulking surface with the transducer surface 32 of the array probe 11, 10μ1 is 1-μm using equation (1).
1 to find the range of delay time t−s.

次に、コンピュータ２３より信号制御器１６に対し、テ
ノンかしめ面の傾き角−μ、十μを求めるに用いた振動
子３１−ＲＬ〜３ｌ−ＲＵ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵお
よびそれぞれの遅延時間の範囲ｔ−ｍ＋ｔ＋ｓが転送さ
れる。すると、信号制御器１６は、遅延時間の範囲ｔ−
ｊｌ　　ｔ＋＃内で遅延制御するため、トリガタイミン
グ信号をマルチチャンネルバルサ１７に出力する。マル
チチャンネルバルサ１７からは振動子群３ｌ−ＲＬ〜３
ｌ−ＲＵ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵの振動子に高圧パル
スが印加される。この場合、第５図のように１個のアレ
イ探触子１１でテノンかしめ面２ｂ。Next, the computer 23 informs the signal controller 16 about the oscillators 31-RL to 3l-RU, 3l-LL to 3l-LU used to obtain the inclination angles -μ and 10μ of the Tenon caulking surface, and their respective delays. A range of time tm+t+s is transferred. Then, the signal controller 16 controls the delay time range t-
For delay control within jl t+#, a trigger timing signal is output to the multi-channel balsa 17. From the multi-channel balsa 17, the transducer group 3l-RL~3
A high voltage pulse is applied to the vibrators of l-RU and 3l-LL to 3l-LU. In this case, as shown in FIG. 5, one array probe 11 connects the Tenon caulking surface 2b.

２ｂの２面を探傷面として、セクタ走査が行われる。Sector scanning is performed using the two surfaces of 2b as flaw detection surfaces.

その後、受波信号は第１図に示すマルチチャンネルレシ
ーバ−８により検波増幅された後、高速ＡＤ変換器１９
にて、デジタル信号に変換され、デジタル加算器２０に
より、送波時の遅延時間分補正され、加算、合成されて
、それぞれの屈折伝播方向の探傷波形データが得られる
。第６図（ａ）は、こうして得られた探傷波形データの
１つをＡ７、′Ｉ−ブ表示したものであり、信号処理器
２１にて、基準レベル３０をこえるピーク点Ｕｉ。Thereafter, the received signal is detected and amplified by the multi-channel receiver 8 shown in FIG.
The signal is converted into a digital signal by the digital adder 20, corrected by the delay time during wave transmission, added, and combined to obtain flaw detection waveform data for each refraction propagation direction. FIG. 6(a) shows one of the flaw detection waveform data obtained in this way displayed in A7,'I-b, and the peak point Ui at which the signal processor 21 exceeds the reference level 30 is shown.

Ｕ　　の最大振幅値Ｒ、Ｒとそれらのビーｉｌｌ　　　
　　　　　ｉ　　　１４１ム路程Ｂ　　、Ｂ　　　が抽
出される。ここで最初に１　　　　　１＋１ 出現するピーク点は常にテノンかしめ面からの反射エコ
ーである。信号処理器２１においてはさらにＢスフ−１
表示のための演算が行なわれる。第６図（ｂ）に示すよ
うに超電波ビームのアレイ探触子の法線に対する傾き角
をα　、テノンへの入射角をα　、屈折角をα　とする
と、α１は、設定された遅延時間ｔ１であると、最初に
出現するピークは常にテノンかしめ面からの反射エコー
であるため、 ａ　　ｍ５ｉｎ　　　（（液体の音速ｘｔ、）／Ｄ）■ Ｄ：振動子間距離 で表わされる。The maximum amplitude values R, R of U and their beam ill
i 141 distances B and B are extracted. Here, the peak point that first appears at 1 1 + 1 is always the reflected echo from the Tenon caulking surface. In the signal processor 21, the B-suf-1
Calculations for display are performed. As shown in Fig. 6(b), if the inclination angle of the ultrasound beam with respect to the normal to the array probe is α, the incident angle to the Tenon is α, and the refraction angle is α, then α1 is the set delay time. At t1, the peak that appears first is always a reflected echo from the Tenon caulking surface, so it is expressed as: a m5in ((Sound velocity of liquid xt,)/D) D: distance between transducers.

アレイ探触子１１のみかけの振動子群の中心Ｏを基準点
として、これから深さ方向にＶ　ｉ、−ｗ　Ｂ　。With the center O of the apparent transducer group of the array probe 11 as a reference point, V i, -w B in the depth direction from there.

ｃｏｓα、水平方向にＶ　　ｍＢ　　５ｌｎ（２１の点
Ｖ１　　　　　　　　　　　　　　１ｘ　　　　　ｉｌ
をＣＲＴに表示する。これがピーク点Ｕ、すなわち、テ
ノンかしめ面のＢスコープ像に変換された位置である。cos α, horizontally V mB 5ln (21 points V1 1x il
is displayed on the CRT. This is the peak point U, that is, the position converted to the B scope image of the Tenon caulking surface.

次にピーク点Ｕ　　においては、１＋１ α　−十μＩ　−α１ 屈折に関するスネルの式より となり、■８点を基準として、 深さ方向にｖ（ｌ＋１）、−（ＢＩ＋１−Ｂｌ）ｃｏｓ
（α３−（十μ　））、水平方向にＶ　　　　−（Ｂ、
＋。Next, at the peak point U, 1 + 1 α - 10 μI - α 1 According to Snell's equation for refraction, ■ With 8 points as a reference, v (l + 1), - (BI + 1 - Bl) cos in the depth direction
(α3-(10μ)), horizontally V-(B,
+.

１　　　　　　　　　　　　　　（１＋１）ｘＢ　　）
　５ｉｎ（ｃｒ３−　（十μｌ））の点がピーク点Ｕ　
　のＢスコープ像での位置Ｖ　　となり、ｔｉｔ　　　
　　　　　　　　　　　Ｉ＋１ＣＲＴ上にｖ　、■　　
を全ての得られた探傷波１国 形について、表示すると、セクタ走査でのＢスフ−１表
示が得られる。1 (1+1)xB)
The point of 5in (cr3- (10μl)) is the peak point U
The position V in the B scope image of tit
v on I+1CRT,■
When this is displayed for all obtained flaw detection wave 1 national shapes, a B-suf-1 display in sector scanning is obtained.

コンピュータ２３にはデータ収録器２６が接続されてお
り、コンピュータ２３により、データ収録器２６に対し
テノンかしめ面の傾き角＋１１１゜−μ　、セクター走
査の角度範囲θ。、θ−１およびセクター走査で用いた
振動子番号並びに基準レベルをこえたピーク点の振幅値
Ｒ１とビーム経路Ｂ１の情報などが書き込まれる。A data recorder 26 is connected to the computer 23, and the computer 23 determines the inclination angle of the Tenon caulking surface +111°-μ and the angular range θ of sector scanning with respect to the data recorder 26. , θ-1, the transducer number used in the sector scan, the amplitude value R1 of the peak point exceeding the reference level, information on the beam path B1, etc. are written.

このようにすれば、テノンかしめ面の傾き角を電子走査
による超音波探傷により得られるデータから演算し、こ
の演算結果をもとにテノン部に発生した割れの検出に適
した超音波の屈折角の範囲を決定し、超音波ビームのセ
クタ走査を実施できるので、テノン部に発生する割れを
高い信頼性で安定して、検出できる。しかも、テノンか
しめ面の傾き角の演算、テノン部の割れの探傷は全て自
動的に実施できるので、検査に要する時間を著しく短縮
できる。また、探傷結果をＢスフ−１表示、すなわち、
テノン部の半径方向断面像として、観察できるため、割
れの有無の判断がより容易となる。さらに、アレイ探触
子としてテノンかしめ面全体を覆う大きさのものを用い
、テノンの長手およびそれと直行する方向のそれぞれで
アレイ探触子の各振動子が配列されるよう、アレイ探触
子の向きをテノン上で変え、探傷すると、テノン外縁に
沿った超音波探触子の走査と同様の効果が得られ、検査
効率はさらに向上する。このアレイ探触子のテノン真上
での向きの変更およびアレイ探触子のシュラウド外面上
での移動、テノン位置の検知は移動機構及び機構制御器
で行えることから、検査に要する時間をさらに短縮する
ことも可能である。In this way, the inclination angle of the tenon caulking surface can be calculated from the data obtained by ultrasonic flaw detection using electronic scanning, and based on this calculation result, the refraction angle of the ultrasonic wave suitable for detecting cracks that have occurred in the tenon part can be determined. Since it is possible to determine the range and perform sector scanning with the ultrasonic beam, it is possible to detect cracks occurring in the Tenon part with high reliability and stability. Moreover, since calculation of the inclination angle of the Tenon caulking surface and detection of cracks in the Tenon part can all be performed automatically, the time required for inspection can be significantly shortened. In addition, the flaw detection results are displayed in B-suf-1, that is,
Since it can be observed as a radial cross-sectional image of the Tenon part, it becomes easier to judge whether there is a crack or not. Furthermore, we used an array probe large enough to cover the entire Tenon caulking surface, and arranged the array probe in such a way that each transducer of the array probe was arranged along the Tenon's longitudinal direction and in the direction perpendicular to it. Changing the orientation on the Tenon and performing flaw detection produces the same effect as scanning an ultrasonic probe along the outer edge of the Tenon, further improving inspection efficiency. Changing the orientation of the array probe directly above the Tenon, moving the array probe on the outer surface of the shroud, and detecting the Tenon position can be performed using the movement mechanism and mechanism controller, further reducing the time required for inspection. It is also possible to do so.

［発明の効果］ 本発明によれば、テノンかしめ面の傾き角の演算および
演算結果をもとにテノン部の割れ検出に適した屈折角の
範囲で、電子走査による超音波探傷を行なうことができ
るので、探触子を取替えることなく、共通のままで、各
テノン部の割れ検出を行なうことができ、検査に要する
時間を大巾に短縮でき、しかもＢスフ−１表示において
超音波の入射点の補正を実施できるので、欠陥位置の表
示が正確となり信頼性の高い安定した検査を行なうこと
ができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to perform ultrasonic flaw detection by electronic scanning within a range of refraction angles suitable for detecting cracks in the Tenon part based on the calculation and calculation results of the inclination angle of the Tenon caulking surface. Therefore, it is possible to detect cracks in each Tenon part without replacing the probe, and the time required for inspection can be greatly shortened. Since point correction can be performed, the defect position can be displayed accurately, and highly reliable and stable inspection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
テノンかしめ面の傾き角を求めるためのリニア走査の説
明図、第３図はリニア走査で得られたデータからテノン
かしめ面の傾き角の演算方法を説明するための図、第４
図はテノン部の割れ検出に適した超音波の送波方向の角
度範囲を求める方法を説明するための図、第５図はアレ
イ探触子１個でテノンの２つのかしめ面を探傷面として
、探傷を行う方法の説明図、第６図はセクタ走査で得ら
れた探傷波形を処理し、Ｂスフ−１表示する方法の概念
図、第７図は蒸気タービンの一段落の一部を示す模式図
、第８図は従来のテノンの超音波探傷で用いられている
超音波探触子と探傷方法の説明のための図、第９図は従
来のテノン部に発生した割れ検出時の超音波探傷器のＣ
ＲＴ波形の模式図、第１０図は従来の超音波探触子の走
査方法の説明のための図である。 ２・・・テノン、２ｂ・・・テノンかしめ面、３・・・
シニラウド、１１・・・アレイ探触子、１２・・・液槽
、１３・・・薄膜、１４・・・移動機構、１５・・・羽
根位置検出器、１６・・・信号制御器、１７・・・マル
チチャンネルパルサ、１８・・・マルチチャンネルレシ
ーバ、１９・・・高速ＡＤ変換器、２０・・・デジタル
加算器、２１・・・信号処理器、２３・・・コンピュー
タ、２２・・・演算器、２４・・・ＣＲＴ、２５・・・
メモリ、２６・・・データ収録器。Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of linear scanning for determining the inclination angle of the Tenon caulking surface, and Fig. 3 is an illustration of the Tenon caulking surface from data obtained by linear scanning. Figure 4 for explaining the calculation method of the inclination angle of
The figure is a diagram to explain the method of determining the angular range of the ultrasonic wave transmission direction suitable for detecting cracks in the Tenon part. Figure 5 shows the two caulked surfaces of the Tenon used as the flaw detection surface using one array probe. , an explanatory diagram of a method for performing flaw detection, Fig. 6 is a conceptual diagram of a method for processing the flaw detection waveform obtained by sector scanning and displaying it on a B-1 display, and Fig. 7 is a schematic diagram showing a part of one stage of a steam turbine. Figure 8 is an explanatory diagram of the ultrasonic probe and flaw detection method used in conventional Tenon ultrasonic flaw detection, and Figure 9 is an illustration of conventional ultrasonic waves used to detect cracks in Tenon parts. C of flaw detector
FIG. 10, a schematic diagram of an RT waveform, is a diagram for explaining a scanning method of a conventional ultrasonic probe. 2... Tenon, 2b... Tenon caulking surface, 3...
11... Array probe, 12... Liquid tank, 13... Thin film, 14... Moving mechanism, 15... Blade position detector, 16... Signal controller, 17... ...Multi-channel pulser, 18...Multi-channel receiver, 19...High-speed AD converter, 20...Digital adder, 21...Signal processor, 23...Computer, 22...Calculation Device, 24...CRT, 25...
Memory, 26...data recorder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] タービン羽根車に発生する欠陥を検出する超音波探傷装
置において、複数の振動子を有するアレイ探触子と、こ
のアレイ探触子を上記羽根車の被検部位に対応する位置
に移動させる探触子移動手段と、超音波を送受波する上
記アレイ探触子の振動子をリニア走査する第１の信号制
御手段と、送受波される各振動子の位置および各振動子
と被検部位の距離から被検部位からの反射超音波の受波
信号を抽出して被検部位に対する傾き角度を演算する演
算手段と、この演算手段の演算結果より被検部位の欠陥
を検出するのに適した超音波の入射角度範囲を求めこの
角度範囲にて上記アレイ探触子をセクタ走査する第２の
信号制御手段と、上記セクタ走査により得られた受波信
号によりＢスコープ表示を行なう表示手段とを具備した
ことを特徴とする超音波探傷装置。In an ultrasonic flaw detection device for detecting defects occurring in a turbine impeller, an array probe having a plurality of transducers and a probe that moves the array probe to a position corresponding to a test portion of the impeller are provided. a first signal control means for linearly scanning the transducers of the array probe that transmits and receives ultrasonic waves; the position of each transducer that transmits and receives ultrasonic waves; and the distance between each transducer and the region to be examined. a calculation means for extracting the received signal of the reflected ultrasound from the test part and calculating the inclination angle with respect to the test part; A second signal control means for determining an incident angle range of sound waves and scanning the array probe in sectors within this angle range, and a display means for performing a B-scope display based on the received wave signal obtained by the sector scanning. An ultrasonic flaw detection device characterized by:
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