JPS63302358A

JPS63302358A - 配管検査装置

Info

Publication number: JPS63302358A
Application number: JP62138079A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hayashi; 林　眞琴; Kunio Enomoto; 榎本　邦夫; Masahiro Otaka; 大高　正広; Satoshi Sugano; 智菅野; Kunio Hasegawa; 長谷川　邦夫; Shigeo Hattori; 成雄服部; Tasuku Shimizu; 翼清水
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-03
Filing date: 1987-06-03
Publication date: 1988-12-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は稼働中のプラントの配管の肉厚減少検査法及び
装置に係り、特に原子炉−次系及び二次系配管の肉厚減
少検査に好適な配管検査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の板厚検査方法としては超音波探傷法がある。それ
は例えば配管の外面から超音波を入力し。

内面からの反射エコーが帰って来るまでの時間と材料の
音速により判定するものである。従って、配管の腐食や
二ローション・コロ−ジョン等による減肉を検査しよう
とすれば、配管全体を走査して検査しなければならない
ので長大な検査時間を要するし、特に、運転中の監視に
使用する場合には配管の外面に巻いである断熱材が障害
となって検査できないという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の超音波法を用いた検査法では定期検査において配
管の全面を操作して検査しなければならないので、検査
に長時間を要するという欠点がある。また、超音波法で
は接触子をカプラントを介して被測定物に接触させなけ
ればならないので、高温状態にある配管には適用できな
い。最近開発された電磁超音波法の場合には非接触で測
定できるが、やはり走査しなければならないので、配管
の外面に巻いである断熱材が障害となって検査できない
という難点がある。

原子カプラントでは被曝低減及び定期検査時間の短縮の
観点から定期検査を合理化することが課題であり、また
、運転中に減肉を常時監視する方法がないという問題点
があった。

本発明の目的は上記欠点を排して、定期検査においては
検査時間を大幅に短縮し、運転中においては減肉を常時
監視できる方法及び装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

原子カプラントの配管において内部を流れる流体による
腐食等により内面が減肉している箇所へ超音波を、例え
ば、板波を入力すると、減肉している箇所は表面が粗く
なっているため減衰が大きくなり、また、縦波を入力す
ると減肉している箇所で見掛は上伝は速度が遅くなるた
め伝は時間が長くなる。従って、超音波発信素子と超音
波受信素子をある程度離して配管外面に配置して超音波
の波形を分析して減衰、あるいは伝は時間を測定すれば
、管肉厚減少を検出することができる。この場合、配管
外面全体を走査しなくとも超音波発信素子と超音波受信
素子の間の距離毎に測定すれば良いので、管肉厚減少を
短時間で検出することができる。

また、ブロック状の突起物を断熱材及び断熱材保護カバ
ーの外面に、その頭の部分が露出するようにした配管外
面に溶接して、頭の部分に超音波発信素子と超音波受信
素子を設置して、超音波の波形を分析して減衰、あるい
は伝は時間を測定することによって管肉厚減少を検出可
能となるが、この場合には突起物の部分を十分に冷却さ
せてやれば配管が高温となっている運転中でも検査でき
るので、上記目的は達成することが可能である。

〔作用〕

通常の超音波法による肉厚検査では配管全面を走査して
検査しなければならない。配管の腐食等による減肉はあ
る程度広い範囲で生じ、また、減肉部分を通過した超音
波の特性は変化するので、減肉部分をはさんで超音波発
信素子と超音波受信素子を設置して、受信された超音波
の波形を分析して減衰や伝は時間、周波数スペクトル分
布などから減肉状態を判定することができる。この場合
、超音波発信素子と超音波受信素子の間の距離は正確に
測定されなければならないので、超音波発信素子と超音
波受信素子にレーザー発信、受信素子を取り付けて、レ
ーザーの到達時間から距離を測定する。あるいは超音波
発信素子と超音波受信素子を接続する部材を設けると共
に、その部材にスケールを取り付けて置いて距離を判定
することが必要である。

しかし、運転中に常時減肉を監視することが望ましいが
、通常配管の内部を流れる流体の温度は高いので、直接
配管外面から超音波を入力することは困難である。そこ
で、予め、配管の外面に超音波を通す導波体となる。ブ
ロック状の突起物を２個溶接により取り付けて、その突
起物の端面に超音波発信素子と超音波受信素子を設けて
、超音波源分析を行えば良い。但し、突起物の端面ば配
管の外側に巻いである断熱材の外に出るようにして十分
に低い温度となるようにしてやることが必要であるが、
もし、配管からの熱伝導により温度が高過ぎる場合には
超音波素子のホルダーを冷却水ジャケット兼用となるよ
うな形状にして、それを突起物の端面に取り付け、冷却
水を流すことにより超音波素子を冷却すると同時に、冷
却水を超音波のカプラントとして利用する。また、原子
カプラントには多数の配管があり、それらを同時に監視
するために腐食等による減肉の可能性のある箇所毎に超
音波素子を配置して、マルチプレクサ−で測定する箇所
を切り換えて測定する。データはコンピュータにより処
理して減肉が著しい場合には警報を出させる。このよう
にすれば、運転中であっても減肉を常時監視することが
可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図と第２図により説明す
る。配管１，１′の外面にはレーザー発信器５，５′を
取り付けた超音波発信素子３゜３′と、レーザー受信器
６，６′を取り付けた超音波受信素子４，４′が１〜２
ｍ程度の距離を置いて設置されている。ここで超音波発
信素子３゜３′と超音波受信素子４，４′には縦波と横
波発信用、及び受信用の素子を両方入れるものとする。

レーザー発信器５，５′とレーザー受信器６゜６′は互
いに向い合せてあり、レーザーの到達時間により両超音
波素子間の距離が正確に測定できるようにしである。こ
れらの超音波発受信素子やレーザー発受信器はそれぞれ
超音波用マルチプレクサ−１２，レーザー用マルチプレ
クサ−１０に接続されており、測定したい配管を選んで
測定することが可能である。マルチプレクサ−１０゜１
２はそれぞれレーザー制御装置１１と超音波探傷器１３
に接続されており、更にそれらは制御演算用のコンピュ
ータ１４に接続されている。コンピュータ１４はレーザ
ー制御装置１１とレーザー用マルチプレクサ−１０，超
音波探傷器１３．超音波用マルチプレクサ−１２を制御
して、測定する配管を選択すると共に、測定された素子
間の距離や超音波波形を分析して配管の減肉程度を評価
するものである。

初めに、配管の肉厚減少による超音波波形の変化につい
て述べる。第３図は腐食等によって配管内面が減肉した
箇所における超音波の伝は経路を模式的に表したもので
ある。板波、あるいは７０゜程度の斜角で縦波を入力さ
せると、超音波は配管内面と外面で反射を繰り返して軸
方向に伝ばする。

もし、減肉がなければ受信される超音波エコーは強度が
高く、また、波形も入力波形に対応した第４図に示した
ような奇麗なものが得られる。ところが、減肉箇所では
表面が粗くなっているため、謂わば超音波の乱反射が生
じることになるので。

受信される超音波エコーは、例えば第５図に示したよう
な複雑なものとなる。この場合、減肉しているために配
管の内面、外面で反射する回数が増えるので音圧の減衰
が減肉がない場合に比べて大きくなると共に、超音波到
達時間が長くなる。更に、乱反射によって互いに干渉す
るため周波数スペクトルに変化を来す。また、縦波を入
力した場合には減肉部で伝は経路がせばめられるために
見掛は上音法が減少するので、伝は時間が減肉がない場
合に比べて長くなる。

従って、超音波発信素子、受信素子を１組として、配管
の上に押しあて、画素子の間隔毎に超音波波形を分析す
れば、通常の超音波肉厚計により配管外面の全面を走査
する場合に比して大幅に時間を短縮できる。ただし、減
肉がない場合でも減衰するので、距離と減衰率との較正
曲線からのずれにより減肉程度を評価しなければならな
いため、画素子間の正確な距離を測定することが必要で
ある。そのため、超音波発信素子とレーザー発信器。

超音波受信素子とレーザー受信器を一体としてレーザー
伝は時間により距離を精度良く求めるものとした。

第６図に示すように、板厚で補正された受信された超音
波波形の音圧は超音波素子間の距離と共に減衰する。も
し、第１図のように離して配置した１組の超音波素子間
の距離レーザー距離測定装置１１で測定して、コンピュ
ータ１４の記憶装置に記憶されている第６図のような音
圧−距離の関係のマスターカーブと比較したときに減衰
率がマスターカーブよりも大きければ減肉が生じている
ものと判定できる。

第７図は超音波の伝は時間と距離の関係のマスターカー
ブである。伝は時間は超音波素子間の距離に比例するが
、第３図に示したように配管の内面が減肉していると、
減肉部の粗さのため入射角が大きくなって、経路が長く
なる波も生じる。従って、実測された伝は時間を第７図
のようなマスターカーブと比較して伝は時間が長ければ
配管は減肉していると判定される。

第４図には１つの伝は経路を示したが、減肉部の凹凸は
激しいために超音波は乱反射する。入力される超音波の
周波数はほぼ一定の、例えば２ＭＨｚであったとしても
、乱反射によって方向が変ると互いに干渉し合って第５
図のような複雑な波形となる。従って、減肉がなく、内
表面が直線的な箇所から得られるような第４図のような
波形とのパターン認識による比較から減肉を判定できる
。また、得られた超音波波形の周波数スペクトル分析を
行うと、第８図に模式的に示したように減肉がない場合
にはほぼ均一な周波数ピークが現われるのに対して、減
肉がある場合には干渉によって周波数は増減するため広
がりをもった周波数ピークとなる。従って、減肉がない
場合の周波数スペクトルとの比較により減肉を判定でき
る。その方法としては周波数スペクトルのフーリエ解析
による係数比較と、半値幅による周波数ピークの広がり
の比較がある。

第９図には別の実施例を示す。第１図、第２図に示した
検査装置では超音波発信素子３と超音波受信素子４との
間の距離はレーザー距離測定装置５．６，１０．１１に
より測定可能であるが１通常は一定距離で測定すること
が多い。そこで、超音波発信素子３は棒状の部材７の一
端に固定し、部材７の一端には軸受８を超音波受信素子
４を取り付ける。測定に当っては初めに超音波受信素子
４を配管外面に押し付けて、その後超音波発信素子３を
配管外面に押し付ける。このような構造にすると、超音
波発信素子３と超音波受信素子４との間の距離は常に一
定に保つことが可能である。

ただし、配管の内面と外面で反射してくる超音波波形の
測定できる位置は決まっているので、板Ｊ’ｌ（毎に部
材７の長さを変えなければならない。そのため、第９図
のように部材７を２分割として、一方に円柱状の突起を
設け、もう一方には円柱状の孔をあけて、互いにかん合
できると共に、ボルトで固定できるようにする。また、
円柱状の突起部分にスケールを刻んで超音波発信素子３
と超音波受信素子４との間の距離が直読できるようにし
ておく。

第１０図には別の実施例を示す。第１図、第２図に示し
た検査装置は定期検査時において超音波発信素子３と超
音波受信素子４とをある程度の距離前して測定して、波
形分析を行って減肉程度を判定するもので、通常の超音
波肉厚計による全面検査を合理化して被曝低減及び検査
コストを低減させるものである。しかし、理想的には運
転中の高温環境下ででも常時監視できる装置が望ましい
。

第１０図はそのような常時監視に適した配管検査装置で
ある。すなわち、減肉の恐れがある箇所をはさんである
程度離れた２箇所にブロック形状の突起物２０．２０’
　を溶接により配管外面に取付け、その突起物の上端面
に超音波素子２１　、２１’を配置したものである。こ
のとき突起物２０゜２０′は上端面が配管に巻いである
断熱材２２と断熱材保護カバー２３の外側に出るように
して、十分に低い温度となるようにする。

第１１図は配管の温度が高くて第１０図のような構造に
しても突起物２０．２０’の上端面が土曜に低い温度と
ならない箇所に適用可能な配管検査装置である。超音波
素子２１．２１’　を弁当箱状のホルダー２５に取り付
ける。ホルダー２５の突起物２０．２０’　に向かう面
には溝を掘ってシール２６を挿入して、ねじ２７で突起
物に固定する。ホルダー２５には冷却水を流せるように
冷却水パイプ２８を配管する。このようにすると循環す
る冷却水により超音波素子２１．２１’は十分に冷却さ
れると共に、冷却水がカプラントの役目を果すので、た
とえ配管１の内部を高温流体が流れていても常時監視が
可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば原子炉−次系及び二次系配管の定期検査
における減肉検査を短時間で行えるので、被曝低減及び
検査コスト低減の効果があり、また、配管外面に設けた
導波体を介した超音波波形分析により運転中にオンライ
ンで減肉状況を監視できることが可能となるので、原子
カプラントの運転時の信頼性が向上するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の超音波発信素子と超音波受
信素子によって配管の減肉を検査する配管検査装置の斜
視図、第２図は検査装置の説明図、第３図は配管の減肉
箇所における超音波の伝は経路の説明図、第４図は減肉
がない場合に得られるｊＭ準的な超音波波形図、第５図
は減肉箇所において超音波が互いに干渉したときに得ら
れる超音波波形図、第６図は音圧と距離との関係を示す
模式図、第７図は伝は時間と距離との関係を示す模式図
、第８図は周波数スペクトル強度と周波数との関係を示
す模式図、第９図は超音波発信素子と超音波受信素子を
部材によって固定した配管検査装置の正面図、第１０図
は配管外面に超音波導波体を設けて使用中でも配管の減
肉を検査できる配管検査装置の正面図、第１１図は配管
外面に超音波導波体を設け、超音波発信受信素子を冷却
水ジャケットに取り付けることにより高温環境下で使用
中でも配管の減肉を検査できる配管検査装置の正面図で
ある。１・・・配管、３・・・超音波発信素子、４・・・超音
波受信素子、５・・・レーザー発信器、６・・・レーザ
ー受信器。１０・・・レーザー用マルチプレクサ−１１１・・・レ
ーザー距離測定装置、１２・・・超音波用マルチプレク
サ−１１３・・・超音波探傷器、１４・・・コンピュー
タ、・・・２５・・・ホルダー、２６・・・シール、２
８・・・冷却水某　２　口第　３　図名　５　図業　ｂ　図距　　組謳　７　図１ＪＳｌ垢　ｃＩ　　図喚　１０　　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、配管の腐食による減肉を検査する装置において、配
管外面にＡＥまたは超音波を発信する音波発信素子とそ
れらを受信する音波受信素子を少なくとも１組配置し、
受信されたＡＥまたは超音波の波形から配管の減肉を検
出することを特徴とする配管検査装置。