JP5010944B2

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Publication number: JP5010944B2
Application number: JP2007050266A
Authority: JP
Inventors: 達弘幸安; 澤泰治平; 本智山; 口康弘湯
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008215877A

Description

本発明は、配管などの溶接構造物（被検査構造物）に発生したひびなどの欠陥の大きさや長さを測定する超音波探傷装置に関する。The present inventionrelates to an ultrasonic flaw detection apparatus for measuring the size and length of defects such as cracks occurring in welded structures such as piping (inspection structures).

現状、溶接構造物（被検査構造物）に発生したひびなどの欠陥の大きさや長さを検査するときには、超音波探傷試験用探触子と溶接構造物の表面とを接触させて検査する接触法などが用いられている。そして、溶接構造物（被検査構造物）は、このような接触法により得られた超音波探傷試験結果を解析、評価することにより、検査されている。 Currently, when inspecting the size and length of defects such as cracks in welded structures (structures to be inspected), contact is performed by contacting the probe for ultrasonic testing and the surface of the welded structure. Laws are used. The welded structure (inspected structure) is inspected by analyzing and evaluating the ultrasonic flaw detection test results obtained by such a contact method.

また、現状のシュラウドやシュラウドサポートなどの沸騰水型および加圧水型原子力発電所の炉内構造物などの複数の溶接線を含んだ溶接構造物の超音波探傷試験においては、遠隔駆動装置に超音波探傷試験用探触子を１台搭載し、１溶接線毎に超音波探傷試験を行っている。 In ultrasonic testing of welded structures that include multiple weld lines such as in-core structures of boiling water and pressurized water nuclear power plants such as the current shroud and shroud support, One probe for flaw detection test is installed, and an ultrasonic flaw detection test is performed for each weld line.

溶接構造物（被検査構造物）に発生したひびなどの欠陥の大きさや長さを検査する場合において、特に、凸凹が大きいなど複雑な表面からなる溶接構造物を検査する場合には、接触法では超音波探傷試験用探触子を位置決め精度良く設置することは困難である。また、溶接構造物の表面の形状による影響により、探傷を測定する精度が低くなる可能性がある。 When inspecting the size and length of defects such as cracks in welded structures (structures to be inspected), especially when inspecting welded structures with complex surfaces such as large irregularities, the contact method Therefore, it is difficult to install an ultrasonic flaw detection test probe with high positioning accuracy. Moreover, the accuracy of measuring flaws may be lowered due to the influence of the surface shape of the welded structure.

また、複数の溶接線を含んだ溶接構造物の超音波探傷試験を実施する場合には、その都度、遠隔駆動装置の段取り換えを行う必要があり、工期延長の一要因となっている。 Further, when an ultrasonic flaw detection test is performed on a welded structure including a plurality of weld lines, it is necessary to change the remote drive device each time, which is a factor in extending the work period.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被検査構造物の表面の凸凹の影響を受けずに超音波探傷試験を実施し、精度の良い測定結果を得る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 consideration of such points, and can perform an ultrasonic flaw detection test without being affected by the unevenness of the surface of the structure to be inspected, and obtain an accurate measurement result. An object isto provide an ultrasonic flaw detector.

本発明は、水中に配置された被検査構造物に発生した欠陥を検査する超音波探傷装置において、
被検査構造物の表面上に配置された保持機構と、
保持機構により被検査構造物の表面に対して非接触状態で保持されるとともに、一次元状または二次元状に配置された複数の超音波探傷試験用探触子を有するフェーズドアレイ探触子と、
超音波探傷試験用探触子からの信号に基づいて検出された被検査構造物の表面形状と、超音波探傷試験用探触子から発信された超音波の発信方向とに基づいて、被検査構造物の表面に対する超音波の入射角を検出する探傷器と、
を備え、
超音波探傷試験用探触子の各々が、超音波を被検査構造物内に発信するとともに、被検査構造物の欠陥から反射された超音波を受信することを特徴とする超音波探傷装置である。The present invention is an ultrasonic flaw detector for inspecting a defect generated in a structure to be inspected disposed in water.
A holding mechanism disposed on the surface of the structure to be inspected;
A phased array probe that is held in a non-contact state with respect to the surface of the structure to be inspected by a holding mechanism and has a plurality of ultrasonic flaw detection probes arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner; ,
Inspected based on the surface shape of the inspected structure detected based on the signal from the ultrasonic flaw detection test probe and the transmission direction of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic flaw detection test probe A flaw detector for detecting the incident angle of the ultrasonic wave to the surface of the structure;
With
Each of the ultrasonic flaw detection test probes transmits an ultrasonic wave into a structure to be inspected and receives an ultrasonic wave reflected from a defect in the structure to be inspected. is there.

本発明は、保持機構が、フェーズドアレイ探触子と被検査構造物の表面との距離を遠隔操作により調整する調整機構を有することを特徴とする超音波探傷装置である。 The present invention is the ultrasonic flaw detector characterized in that the holding mechanism has an adjustment mechanism that adjusts the distance between the phased array probe and the surface of the structure to be inspected by remote control.

本発明は、気体中に配置された被検査構造物に発生した欠陥を検査する超音波探傷装置において、
被検査構造物の表面上に配置された保持機構と、
保持機構により被検査構造物の表面に対して非接触状態で保持されるとともに、一次元状または二次元状に配置された複数の超音波探傷試験用探触子を有するフェーズドアレイ探触子と、
フェーズドアレイ探触子を覆って配置され、内部に水が充填されたチャンバー機構と、
超音波探傷試験用探触子からの信号に基づいて検出された被検査構造物の表面形状と、超音波探傷試験用探触子から発信された超音波の発信方向とに基づいて、被検査構造物の表面に対する超音波の入射角を検出する探傷器と、
を備え、
超音波探傷試験用探触子の各々が、超音波を被検査構造物内に発信するとともに、被検査構造物の欠陥から反射された超音波を受信することを特徴とする超音波探傷装置である。The present invention is an ultrasonic flaw detection apparatus for inspecting defects generated in a structure to be inspected arranged in a gas.
A holding mechanism disposed on the surface of the structure to be inspected;
A phased array probe that is held in a non-contact state with respect to the surface of the structure to be inspected by a holding mechanism and has a plurality of ultrasonic flaw detection probes arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner; ,
A chamber mechanism placed over the phased array probe and filled with water;
Inspected based on the surface shape of the inspected structure detected based on the signal from the ultrasonic flaw detection test probe and the transmission direction of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic flaw detection test probe A flaw detector for detecting the incident angle of the ultrasonic wave to the surface of the structure;
With
Each of the ultrasonic flaw detection test probes transmits an ultrasonic wave into a structure to be inspected and receives an ultrasonic wave reflected from a defect in the structure to be inspected. is there.

本発明によれば、超音波探傷試験用探触子の各々が、超音波を被検査構造物内に発信するとともに、被検査構造物の欠陥によって反射された超音波を受信するので、被検査構造物の表面の凸凹の影響を受けずに超音波探傷試験を実施し、精度の良い測定結果を得ることができる。また、各溶接線近傍に配置され、対応する溶接線を検査する目視点検用カメラ、超音波探傷試験用探触子、渦電流試験用探触子または放射線透過試験用探触子により、複数の溶接線を検査するときの検査時間を大幅に短縮することができる。 According to the present invention, each of the probes for ultrasonic flaw detection test transmits ultrasonic waves into the structure to be inspected and receives ultrasonic waves reflected by defects in the structure to be inspected. An ultrasonic flaw detection test can be performed without being affected by the unevenness of the surface of the structure, and an accurate measurement result can be obtained. Also, a plurality of visual inspection cameras, ultrasonic flaw detection test probes, eddy current test probes, or radiation transmission test probes that are arranged in the vicinity of each weld line and inspect the corresponding weld lines are used. The inspection time when inspecting the weld line can be greatly shortened.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

第１の実施の形態
以下、本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図６は本発明の第１の実施の形態を示す図である。First Embodiment Hereinafter, afirst embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 thru | or FIG. 6 is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention.

本実施の形態の超音波探傷装置は、図１に示すように、水Ｗの中に配置されたシュラウド、シュラウドサポート、ジェットポンプ、炉心スプレイ配管、給水スパージャ、制御棒駆動機構スタブチューブ、インコア検出案内管などの炉内構造物および再循環系（以下、ＰＬＲと言う）配管などの被検査構造物５に発生したひびなどの欠陥を検出するためのものである。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present embodiment includes a shroud, a shroud support, a jet pump, a core spray pipe, a water supply sparger, a control rod drive mechanism stub tube, and an in-core detection that are arranged in water W. This is to detect defects such as cracks generated in the in-furnace structure such as the guide tube and the structure to be inspected 5 such as the recirculation system (hereinafter referred to as PLR) piping.

ここで、ひびの種類としては、図１に示すように、超音波探傷試験用探触子１が存在する面（図１において上面）５ａに開口面を有するひび（欠陥）Ｄ_１、超音波探傷試験用探触子１が存在する面と逆の面（図１において下面）に開口面を有するひび（欠陥）Ｄ_２、被検査構造物５に内在するひび（欠陥）Ｄ_３がある。Here, as shown in FIG. 1, the crack type is a crack (defect) D₁ having an opening surface on the surface (upper surface in FIG. 1) 5 a on which theultrasonic testing probe 1 is present, and ultrasonic waves. There is a crack (defect) D₂ having an opening surface on the opposite surface (lower surface in FIG. 1) to the surface on which theprobe 1 for flaw detection test exists, and a crack (defect) D₃ inherent in thestructure 5 to be inspected.

この超音波探傷装置は、図１に示すように、被検査構造物５の表面５ａ上に配置された水距離一定保持治具（保持機構）４と、水距離一定保持治具４により被検査構造物５の表面５ａに対して非接触状態で一定の距離（水距離）を保って保持されるとともに、直線状（一次元状）またはマトリックス状（二次元状）に配置された複数の超音波探傷試験用探触子１を有するフェーズドアレイ探触子３（図２（ａ）（ｂ）参照）と、フェーズドアレイ探触子３からの信号に基づいて、被検査構造物５の表面５ａ形状を表示（出力）する探傷器１７とを備えている。なお、探傷器１７は、ケーブル２３を介して、フェーズドアレイ探触子３に接続されている。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic flaw detector is inspected by a water distance constant holding jig (holding mechanism) 4 disposed on thesurface 5a of thestructure 5 to be inspected and a water distanceconstant holding jig 4. A plurality of superstructures arranged in a straight line (one-dimensional shape) or a matrix (two-dimensional shape) while maintaining a certain distance (water distance) in a non-contact state with respect to thesurface 5a of thestructure 5 Based on a phased array probe 3 (see FIGS. 2A and 2B) having theprobe 1 for acoustic flaw testing and a signal from the phased array probe 3, thesurface 5a of thestructure 5 to be inspected. And aflaw detector 17 for displaying (outputting) the shape. Theflaw detector 17 is connected to the phased array probe 3 via acable 23.

また、図１において、超音波探傷試験用探触子１の各々は、超音波を被検査構造物５内に発信するとともに、被検査構造物５に発生したひびなどの欠陥によって反射された超音波を受信する。 In FIG. 1, each of the ultrasonic flawdetection test probes 1 transmits ultrasonic waves into the structure to be inspected 5 and is reflected by defects such as cracks generated in the structure to be inspected 5. Receive sound waves.

また、図１において、水距離一定保持治具４は、フェーズドアレイ探触子３を駆動してフェーズドアレイ探触子３と被検査構造物５の表面５ａとの距離を遠隔操作により調整する調整機構４ａを有している。また、図１に示すように、水距離一定保持治具４は被検査構造物５の表面５ａの凸凹に追従するために、走行車輪１２および伸縮機構１３を有している。 In FIG. 1, the water distanceconstant holding jig 4 is an adjustment that drives the phased array probe 3 to adjust the distance between the phased array probe 3 and thesurface 5 a of thestructure 5 to be inspected by remote control. It has amechanism 4a. Further, as shown in FIG. 1, the water distanceconstant holding jig 4 has atraveling wheel 12 and an expansion /contraction mechanism 13 in order to follow the unevenness of thesurface 5 a of thestructure 5 to be inspected.

また、図１に示す探傷器１７は、超音波探傷試験用探触子１からの信号に基づいて検出された被検査構造物５の表面５ａの形状と、超音波探傷試験用探触子１から発信された超音波の発信方向とに基づいて、被検査構造物５内で伝達される超音波の屈折角を算出する。 Further, theflaw detector 17 shown in FIG. 1 includes the shape of thesurface 5a of the structure to be inspected 5 detected based on the signal from the ultrasonic flawdetection test probe 1, and the ultrasonic flawdetection test probe 1. The refraction angle of the ultrasonic wave transmitted in the structure to be inspected 5 is calculated based on the transmission direction of the ultrasonic wave transmitted from.

なお、図１に示す超音波探傷装置の調整機構４ａは、探傷器１７から得られた被検査構造物５の表面５ａ形状に関する情報に基づいて、フェーズドアレイ探触子３を回動させることにより、超音波探傷試験用探触子１から被検査構造物５内に発信される超音波の入射角を調整することができる。 Note that theadjustment mechanism 4a of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 1 rotates the phased array probe 3 based on information on the shape of thesurface 5a of thestructure 5 to be inspected obtained from theflaw detector 17. The incident angle of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic flawdetection test probe 1 into the structure to be inspected 5 can be adjusted.

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.

最初に、ひびＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３の深さを算出する一般的な方法について、図３乃至図５を用いて説明する。First, a general method for calculating the depths of the cracks D₁ , D₂ , and D₃ will be described with reference to FIGS.

まず、図３を用いて、超音波探傷試験用探触子１が存在する面に開口面を有するひびＤ_１の深さを算出する方法について説明する。First, a method of calculating the depth of the crack D₁ having an opening surface on the surface where theultrasonic testing probe 1 is present will be described with reference to FIG.

図３において、水Ｗの中の超音波ＵＳ_ｉａの音速をＶ_ｉａ、被検査構造物５内の超音波ＵＳ_ｒａの音速をＶ_ｒａ、被検査構造物５への超音波ＵＳ_ｉａの入射角をΘ_ｉａ、被検査構造物５の中での超音波ＵＳ_ｒａの屈折角をΘ_ｒａとすると、次の式（１）が成立する。
Ｖ_ｉａ／sinΘ_ｉａ＝Ｖ_ｒａ／sinΘ_ｒａ式（１）
そして、このような式（１）に基づき、入射角Θ_ｉａから、超音波ＵＳ_ｒａの被検査構造物５内における屈折角Θ_ｒａを算出することができ、後述する式（４）によって、ひびの深さｄを算出することができる。In FIG. 3, the sound velocity of the ultrasonic wave US_ia in the water W is V_ia , the sound velocity of the ultrasonic wave US_ra in the structure to be inspected 5 is V_ra , and the incident angle of the ultrasonic wave US_ia to thestructure 5 to be inspected. Is Θ_ia , and the refraction angle of the ultrasonic wave US_{ra in} the inspectedstructure 5 is Θ_ra , the following equation (1) is established.
V_ia / sin Θ_ia = V_ra / sin Θ_ra formula (1)
Then, based on the equation (1), the refraction angle Θ_ra of the ultrasonic wave US_{ra in} the structure to be inspected 5 can be calculated from the incident angle Θ_ia. The depth d of can be calculated.

次に、図４を用いて、超音波探傷試験用探触子１が存在する面と逆の面に開口面を有するひびＤ_２の深さを算出する方法について説明する。Next, with reference to FIG. 4, a method for calculating the depth of crack D₂ having an open face to face opposite surfaces of theultrasonic probe 1 flaw detection test exists.

図４において、水Ｗの中の超音波ＵＳ_ｉｂの音速をＶ_ｉｂ、被検査構造物５内の超音波ＵＳ_ｒｂの音速をＶ_ｒｂ、被検査構造物５への超音波ＵＳ_ｉｂの入射角をΘ_ｉｂ、被検査構造物５の中での屈折角をΘ_ｒｂとすると、次の式（２）が成立する。
Ｖ_ｉｂ／sinΘ_ｉｂ＝Ｖ_ｒｂ／sinΘ_ｒｂ式（２）
そして、このような式（２）に基づき、入射角Θ_ｉｂから、超音波ＵＳ_ｒｂの被検査構造物５内における屈折角Θ_ｒｂを算出することができ、後述する式（４）によって、ひびの深さｄを算出することができる。In FIG. 4, the sound velocity of the ultrasonic wave US_ib in the water W is V_ib , the sound velocity of the ultrasonic wave US_rb in the structure to be inspected 5 is V_rb , and the incident angle of the ultrasonic wave US_ib to the structure to be inspected 5. Is Θ_ib , and the refraction angle in the inspectedstructure 5 is Θ_rb , the following equation (2) is established.
V_ib / sin Θ_ib = V_rb / sin Θ_rb equation (2)
Based on the equation (2), the refraction angle Θ_rb of the ultrasonic wave US_{rb in} the structure to be inspected 5 can be calculated from the incident angle Θ_ib. The depth d of can be calculated.

次に、図５を用いて、被検査構造物５に内在するひびＤ_３の深さを算出する方法について説明する。Next, a method for calculating the depth of the crack D₃ present in thestructure 5 to be inspected will be described with reference to FIG.

図５において、水Ｗの中の超音波ＵＳ_ｉｃの音速をＶ_ｉｃ、被検査構造物５内の超音波ＵＳ_ｒｃの音速をＶ_ｒｃ、被検査構造物５への超音波ＵＳ_ｉｃの入射角をΘ_ｉｃ、被検査構造物５の中での屈折角をΘ_ｒｃとすると、次の式（３）が成立する。
Ｖ_ｉｃ／sinΘ_ｉｃ＝Ｖ_ｒｃ／sinΘ_ｒｃ式（３）
そして、このような式（３）に基づき、入射角Θ_ｉｃから、超音波ＵＳ_ｒｃの被検査構造物５内における屈折角Θ_ｒｃを算出することができ、後述する式（４）によって、ひびの深さｄを算出することができる。In FIG. 5, the sound velocity of the ultrasonic wave US_ic in the water W is V_ic , the sound velocity of the ultrasonic wave US_{rc in} thestructure 5 to be inspected is V_rc , and the incident angle of the ultrasonic wave US_ic to thestructure 5 to be inspected. Is Θ_ic , and the refraction angle in the inspectedstructure 5 is Θ_rc , the following equation (3) is established.
V_ic / sinΘ_ic = V_rc / sinΘ_rc equation (3)
Based on the equation (3), the refraction angle Θ_rc of the ultrasonic wave US_{rc in} the structure to be inspected 5 can be calculated from the incident angle Θ_ic. The depth d of can be calculated.

続いて、本実施の形態による超音波探傷装置を用いて、被検査構造物５に発生したひびの深さを検出する方法について、超音波探傷試験用探触子１が存在する面に開口面を有するひびＤ_１を例にとって説明する。Subsequently, with respect to a method for detecting the depth of cracks generated in thestructure 5 to be inspected using the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment, an opening surface is formed on the surface where the ultrasonic flawdetection test probe 1 exists. cracked D₁ having a will be described as an example.

まず、超音波探傷装置が被検査構造物５の表面５ａ上に設置される（図６参照）。 First, an ultrasonic flaw detector is installed on thesurface 5a of thestructure 5 to be inspected (see FIG. 6).

次に、フェーズドアレイ探触子３の直線状またはマトリックス状に配置された複数の超音波探傷試験用探触子１（図２参照）から、水Ｗの中に超音波ＵＳ_ｉａが発信され、当該超音波ＵＳ_ｉａが被検査構造物５内に入射する（図６参照）。Next, an ultrasonic wave US_ia is transmitted into the water W from a plurality of ultrasonic flaw detection test probes 1 (see FIG. 2) arranged in a linear or matrix form of the phased array probe 3, The ultrasonic wave US_ia enters the inspected structure 5 (see FIG. 6).

次に、フェーズドアレイ探触子３の各超音波探傷試験用探触子１によって、被検査構造物５に発生したひびＤ_１により反射された超音波ＵＳ_ｒａが水Ｗを通過した後、受信される（図６参照）。このように、水浸法を用いることにより、被検査構造物５の表面５ａの凸凹の影響を受けずに超音波探傷試験を実施することができる。このため、精度の良い測定結果を得ることができる。Next, the ultrasonic wave US_ra reflected by the crack D₁ generated in thestructure 5 to be inspected by each ultrasonic flawdetection test probe 1 of the phased array probe 3 passes through the water W and then received. (See FIG. 6). Thus, by using the water immersion method, the ultrasonic flaw detection test can be performed without being affected by the unevenness of thesurface 5a of thestructure 5 to be inspected. For this reason, an accurate measurement result can be obtained.

次に、図６において、超音波探傷試験用探触子１により受信された超音波ＵＳ_ｒａに関する信号が探傷器１７に送信され、当該探傷器１７によって表示される。具体的には、図６に示すように、複数の超音波探傷試験用探触子１のうち、ｎ番目の超音波探傷試験用探触子１が検知したＡスコープ信号Ｓ_ａ，ｎおよび（ｎ＋１）番目の超音波探傷試験用探触子１が検知したＡスコープ信号Ｓ_{ａ，ｎ＋１}など全ての超音波探傷試験用探触子１が検知したＡスコープ信号Ｓ_ａと、当該Ａスコープ信号Ｓ_ａから探傷器１７内で変換されたＢスコープ信号Ｓ_ｂとが、探傷器１７に表示される。Next, in FIG. 6, a signal related to the ultrasonic wave_USra received by the ultrasonic flawdetection test probe 1 is transmitted to theflaw detector 17 and displayed by theflaw detector 17. Specifically, as shown in FIG. 6, among the plurality of ultrasonic flawdetection test probes 1, the A scope signals Sa_{, n} and ( n + 1) th and a-scope signal S_a which a scope signal S_{a, n + 1,} etc. allprobe 1 for ultrasonic testing detects theprobe 1 for ultrasonic testing has detected, the a-scope signal S_The B scope signal S_b converted from “a” in theflaw detector 17 is displayed on theflaw detector 17.

また、図６において、探傷器１７により、超音波探傷試験用探触子１からの信号に基づいて検出された被検査構造物５の表面５ａの形状と、超音波探傷試験用探触子１から発信された超音波ＵＳ_ｉａの発信方向とに基づいて、ひびＤ_１の深さｄを精度良く検出することができる。In FIG. 6, the shape of thesurface 5 a of thestructure 5 to be inspected detected by theflaw detector 17 based on the signal from the ultrasonic flawdetection test probe 1, and the ultrasonic flawdetection test probe 1. based on the outbound calling ultrasound US_ia from the depth d of crack D₁ can be accurately detected.

具体的には、図６において、探傷器１７により、Ｂスコープ信号Ｓ_ｂにおける表面エコー３０のずれ量Ｑ_Ｌおよびずれ量Ｑ_Ｗを計測される。そして、探傷器１７により、このずれ量Ｑ_Ｌおよびずれ量Ｑ_Ｗから被検査構造物５の表面５ａの傾斜角Θ_ｓが算出され、被検査構造物５の表面５ａの実際の凸凹が検出される。そして、検出された被検査構造物５の表面５ａの実際の凸凹と、超音波探傷試験用探触子１から発信された超音波ＵＳ_ｉａの発信方向とに基づいて、探傷器１７により、被検査構造物５の表面５ａに対する超音波ＵＳ_ｉａの入射角Θ_ｉａが正確に検出される。このため、上述した式（１）に基づいて、被検査構造物５内で伝達される超音波ＵＳ_ｒａの屈折角Θ_ｒａを正確に算出することができる。この結果、以下の式（４）によりひびＤ_１の深さｄを精度良く検出することができる。
ｄ＝Ｌ×cosΘ_ｒａ式（４）Specifically, in FIG. 6, theflaw detector 17 is measured the shift amount_{Q L} and the deviation amount_{Q W} surface echo 30 in B-scope signal_{S b.} Then, theflaw detector 17, the shift amount Q_L and the deviation amount Q_W from the inclination angle theta_s surface 5a of theinspection structure 5 is calculated, the actual unevenness of thesurface 5a of theinspection structure 5 is detected The Then, based on the detected actual unevenness of thesurface 5a of thestructure 5 to be inspected and the transmission direction of the ultrasonic wave_USia transmitted from the ultrasonic flawdetection test probe 1, theflaw detector 17 The incident angle Θ_ia of the ultrasonic wave US_ia with respect to thesurface 5a of theinspection structure 5 is accurately detected. For this reason, the refraction angle Θ_ra of the ultrasonic wave US_ra transmitted in the inspectedstructure 5 can be accurately calculated based on the above-described equation (1). As a result, it is possible to accurately detect the depth d of crack D₁ by the following equation (4).
d = L × cosΘ_ra formula (4)

ここで、Ｌは被検査構造物５内における超音波ＵＳ_ｒａの路程を示しており、超音波ＵＳ_ｒａの被検査構造物５の中における速度と、超音波ＵＳ_ｒａが超音波探傷試験用探触子１により被検査構造物５内に入射された時間から、ひびＤ_１で反射された後に超音波探傷試験用探触子１により受信されるまでの時間と、によって算出される。Here, L is shows the path length of the ultrasonic US_ra in the inspectedstructure 5, and the rate at in an ultrasonic US_ra of thetest structure 5, ultrasound US_ra is probe ultrasonic flaw detection test from the incident time to theinspection structure 5 byprobe 1, time and until it is received by theprobe 1 for ultrasonic testing after being reflected by cracks D_1, it is calculated by.

第２の実施の形態
次に図７により本発明の第２の実施の形態について説明する。図７に示す第２の実施の形態は、気体中に配置された被検査構造物５に発生した欠陥を検査するための超音波探傷装置であり、フェーズドアレイ探触子３を覆って配置され、内部に水（図示せず）が充填されたチャンバー機構４３をさらに備えたものであり、その他の構成は図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。SecondEmbodiment Next, asecond embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment shown in FIG. 7 is an ultrasonic flaw detector for inspecting a defect generated in a structure to be inspected 5 arranged in gas, and is arranged so as to cover the phased array probe 3. Further, achamber mechanism 43 filled with water (not shown) is further provided, and other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

図７に示す第２の実施の形態において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the second embodiment shown in FIG. 7, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図７に示すように、チャンバー機構４３は、プローブフォルダー４０により保持されている。このプローブフォルダー４０は、水距離一定保持治具４も保持している。チャンバー機構４３には、チャンバー機構４３内に水を供給するポンプ３９がホース３８を介して連結されている。 As shown in FIG. 7, thechamber mechanism 43 is held by theprobe folder 40. Thisprobe folder 40 also holds a water distanceconstant holding jig 4. Apump 39 for supplying water into thechamber mechanism 43 is connected to thechamber mechanism 43 via ahose 38.

また、図７に示すように、プローブフォルダー４０には、駆動用ベルト４１が連結され、当該駆動用ベルト４１には駆動用ベルト４１を駆動する駆動機構４４が連結されている。 As shown in FIG. 7, a drivingbelt 41 is connected to theprobe folder 40, and adriving mechanism 44 that drives the drivingbelt 41 is connected to the drivingbelt 41.

例えば、被検査構造物５としてＰＬＲ配管などの配管を検査する場合には、配管５の周方向にプローブフォルダー４０を駆動させることにより、気中に存在する配管に対して水浸法を用いて超音波探傷することができる。 For example, when inspecting a pipe such as a PLR pipe as thestructure 5 to be inspected, theprobe holder 40 is driven in the circumferential direction of thepipe 5 to use a water immersion method for the pipe existing in the air. Can be ultrasonic flaw detection.

なお、駆動機構４４には、駆動用モーター（図示せず）やプローブフォルダー４０の位置検出用のエンコーダー（図示せず）が搭載されている。なお、このエンコーダーで検出されたプローブフォルダー４０の位置に関する情報は、探傷器１７によって表示されることが好ましい。 Thedrive mechanism 44 is equipped with a drive motor (not shown) and an encoder (not shown) for detecting the position of theprobe holder 40. Information regarding the position of theprobe folder 40 detected by the encoder is preferably displayed by theflaw detector 17.

第３の実施の形態
次に図８および図９により本発明の第３の実施の形態について説明する。図８および図９に示す第３の実施の形態は、複数の溶接線４６を含む被検査構造物５を検査するための検査装置であり、各溶接線４６近傍に、対応する溶接線４６を検査する超音波探傷試験用探触子１を有するフェーズドアレイ探触子３が設置されている。また、フェーズドアレイ探触子３には、リンク機構４８を介して遠隔駆動装置５０が接続されている。また、フェーズドアレイ探触子３には、フェーズドアレイ探触子３の超音波探傷試験用探触子１からの信号に基づいて被検査構造物５の表面５ａの形状を表示（出力）する探傷器１７が接続されている。Third Embodiment Next, athird embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment shown in FIG. 8 and FIG. 9 is an inspection apparatus for inspecting astructure 5 to be inspected including a plurality ofweld lines 46, and corresponding weld lines 46 are provided in the vicinity of eachweld line 46. A phased array probe 3 having an ultrasonic flawdetection test probe 1 to be inspected is installed. Further, aremote drive device 50 is connected to the phased array probe 3 via alink mechanism 48. Further, the phased array probe 3 displays (outputs) the shape of thesurface 5a of the structure to be inspected 5 based on the signal from the ultrasonic flawdetection test probe 1 of the phased array probe 3. Adevice 17 is connected.

図８および図９に示す第３の実施の形態において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the third embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図８に示すように、各溶接線４６に対して、伝播する超音波ＵＳの軌跡を勘案した上で、一次元状または二次元状に配置された複数の超音波探傷試験用探触子１を有するフェーズドアレイ探触子３（図２（ａ）（ｂ）参照）が設置されている。 As shown in FIG. 8, a plurality of ultrasonic flawdetection test probes 1 arranged one-dimensionally or two-dimensionally in consideration of the trajectory of propagating ultrasonic waves US with respect to eachwelding line 46. A phased array probe 3 (see FIGS. 2A and 2B) is installed.

また、各フェーズドアレイ探触子３はリンク機構４８を介して遠隔駆動装置５０に接続されている。このため、遠隔駆動装置５０の駆動に追従させて各フェーズドアレイ探触子３の超音波探傷試験用探触子１を駆動させることができる。 Each phased array probe 3 is connected to aremote drive device 50 via alink mechanism 48. Therefore, the ultrasonic flawdetection test probe 1 of each phased array probe 3 can be driven following the drive of theremote drive device 50.

このように、各溶接線４６近傍に、対応する溶接線４６を検査する超音波探傷試験用探触子１が配置されているので、従来のように遠隔駆動装置５０の段取り換えを行う必要がなく、かつ同時に複数の溶接線４６を検査することができる。このため、検査時間を大幅に短縮することができる。 As described above, since the ultrasonic flawdetection test probe 1 for inspecting the correspondingweld line 46 is arranged in the vicinity of eachweld line 46, it is necessary to replace theremote drive device 50 as in the prior art. And a plurality ofweld lines 46 can be inspected simultaneously. For this reason, the inspection time can be greatly shortened.

なお、図８には、１体のリング状溶接構造物に対する複数の溶接線４６に対して超音波探傷試験を実施する態様を用いているが、これに限ることなく、複数のリング状溶接構造物および胴状溶接構造物に対して超音波探傷試験を実施することもできる。 In addition, although the aspect which implements an ultrasonic flaw detection test with respect to theseveral welding line 46 with respect to one ring-shaped welding structure in FIG. 8 is used, it does not restrict to this but several ring-shaped welding structure It is also possible to carry out an ultrasonic flaw detection test on an object and a tubular welded structure.

次に、図９を用いて、図８に示す超音波探傷装置で用いられる遠隔駆動装置５０の概要を説明する。 Next, the outline of theremote drive device 50 used in the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG.

図９に示すように、遠隔駆動装置５０には、ケーブル５４を介して遠隔駆動装置５０を制御する制御盤（制御部）６０が接続されている。このような遠隔駆動装置５０は、駆動車輪５１と、駆動車輪用モーター５５と、位置計測車輪５３と、位置計測センサー５６と、水平方向に装置を遊泳させるプロペラ４５と、当該プロペラ４５を回転させるモーター５８と、上下方向に装置を遊泳させるプロペラ５７と、当該プロペラ５７を回転させるモーター５９と、傾斜測定センサー５２と、を有している。なお、遠隔駆動装置５０は、これらの部材の全てを有する必要はなく、これらの部材の一部だけを有していてもよい。 As shown in FIG. 9, theremote drive device 50 is connected to a control panel (control unit) 60 that controls theremote drive device 50 via acable 54. Such aremote drive device 50 includes adrive wheel 51, adrive wheel motor 55, aposition measurement wheel 53, aposition measurement sensor 56, apropeller 45 for swimming the device in the horizontal direction, and thepropeller 45 rotated. Amotor 58, apropeller 57 that causes the device to swim in the vertical direction, amotor 59 that rotates thepropeller 57, and atilt measurement sensor 52 are provided. In addition, theremote drive device 50 does not need to have all of these members, and may have only some of these members.

図９において、上述した水平方向に装置を遊泳させるプロペラ４５により、遠隔駆動装置５０を被検査構造物５の壁面に吸着させ、駆動車輪５１により水平方向または上下方向に駆動することができる。 In FIG. 9, theremote drive device 50 can be adsorbed on the wall surface of thestructure 5 to be inspected by thepropeller 45 that causes the device to swim in the horizontal direction and can be driven in the horizontal direction or the vertical direction by thedrive wheels 51.

また、図９において、傾斜測定センサー５２が検出するデータを、制御盤６０による駆動車輪５１の制御にフィードバックすることにより、遠隔駆動装置５０を常時水平に保つことができる。また、遠隔駆動装置５０には、上下左右にリンク機構４８を取り付けることができ、当該リンク機構４８を介して超音波探傷試験用探触子１を設置することができる。 In FIG. 9, the data detected by theinclination measurement sensor 52 is fed back to the control of thedrive wheel 51 by thecontrol panel 60, so that theremote drive device 50 can be kept horizontal at all times. Further, theremote driving device 50 can be attached withlink mechanisms 48 in the vertical and horizontal directions, and the ultrasonic flawdetection test probe 1 can be installed through thelink mechanisms 48.

なお、上記では、水平方向に延在する複数の溶接線４６に対して同時に超音波探傷試験を実施する態様について説明したが、これに限ることなく、垂直方向に延在する複数の溶接線４６に対して同時に超音波探傷試験を実施することもできる。 In addition, although the aspect which implements an ultrasonic flaw detection test simultaneously with respect to theseveral welding line 46 extended in the horizontal direction was demonstrated above, it is not restricted to this, Theseveral welding line 46 extended to a perpendicular direction is demonstrated. At the same time, an ultrasonic flaw detection test can be performed.

また、上記では、超音波探傷試験用探触子１を用いて説明したが、これに限ることなく、超音波探傷試験用探触子１の代わりに、目視点検用カメラ、渦電流試験用探触子または放射線透過試験用探触子などを用いてもよい。 Although the ultrasonic flawdetection test probe 1 has been described above, the present invention is not limited to this, and instead of the ultrasonic flawdetection test probe 1, a visual inspection camera, an eddy current test probe, and the like are used. A probe or a probe for radiation transmission test may be used.

本発明の第１の実施の形態による超音波探傷装置の概要を示す構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the outline | summary of the ultrasonic flaw detector by the 1st Embodiment of this invention.本発明の第１の実施の形態による超音波探傷装置の超音波探傷試験用探触子およびフェーズドアレイ探触子を示す概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows the probe for an ultrasonic flaw test of the ultrasonic flaw detector by the 1st Embodiment of this invention, and a phased array probe.本発明の第１の実施の形態による超音波探傷装置において、被検査構造物の超音波探傷試験用探触子が存在する面に開口面を有するひびの深さを算出する一般的な方法を説明するための概略図。In the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment of the present invention, there is provided a general method for calculating the depth of a crack having an opening surface on a surface where an ultrasonic flaw detection test probe of a structure to be inspected exists. Schematic for demonstrating.本発明の第１の実施の形態による超音波探傷装置において、被検査構造物の超超音波探傷試験用探触子が存在する面と逆の面に開口面を有するひびの深さを算出する一般的な方法を説明するための概略図。In the ultrasonic flaw detection apparatus according to the first embodiment of the present invention, the depth of a crack having an opening surface on the surface opposite to the surface on which the ultrasonic flaw detection test probe is present is calculated. Schematic for demonstrating a general method.本発明の第１の実施の形態による超音波探傷装置において、被検査構造物に内在するひびの深さを算出する一般的な方法を説明するための概略図。The schematic diagram for demonstrating the general method of calculating the depth of the crack inherent in the to-be-inspected structure in the ultrasonic flaw detector by the 1st Embodiment of this invention.本発明の第１の実施の形態による超音波探傷装置において、水浸法により、被検査構造物に発生したひびの深さを検出する方法を説明するための概略図。The schematic diagram for demonstrating the method to detect the depth of the crack which generate | occur | produced in the to-be-inspected structure by the water immersion method in the ultrasonic flaw detector by the 1st Embodiment of this invention.本発明の第２の実施の形態による超音波探傷装置の概要を示す構成図。The block diagram which shows the outline | summary of the ultrasonic flaw detector by the 2nd Embodiment of this invention.本発明の第３の実施の形態による検査装置の概要を示す構成図。The block diagram which shows the outline | summary of the test | inspection apparatus by the 3rd Embodiment of this invention.本発明の第３の実施の形態による検査装置における遠隔駆動装置の概要を示す構成図。The block diagram which shows the outline | summary of the remote drive device in the test | inspection apparatus by the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１超音波探傷試験用探触子
３フェーズドアレイ探触子
４水距離一定保持治具
５被検査構造物
５ａ被検査構造物の表面
１２車輪
１３伸縮機構
１７探傷器
２３ケーブル
３８ホース
３９水供給ポンプ
４０プローブフォルダー
４１駆動用ベルト
４３チャンバー機構
４４駆動機構
４５プロペラ
４６溶接線
４８リンク機構
４９位置計測センサー
５０遠隔駆動装置
５１駆動車輪
５２傾斜測定センサー
５３位置計測用車輪
５４ケーブル
５５駆動車輪用モーター
５６位置計測センサー
５７プロペラ
５８，５９モーター
６０制御盤（制御部）
ｄひびの深さ
Ｄ_１被検査構造物の超音波探傷試験用探触子が存在する面に開口面を有するひび
Ｄ_２被検査構造物の超音波探傷試験用探触子が存在する面と逆の面に開口面を有するひび
Ｄ_３被検査構造物に内在するひび
Ｌ路程
Ｑ_Ｌずれ量
Ｑ_ｗずれ量
Ｓ_ａＡスコープ信号
Ｓ_ｂＢスコープ信号
ＵＳ超音波
ＵＳ_ｉａ，ＵＳ_ｉｂ，ＵＳ_ｉｃ被検査構造物に入射する超音波
ＵＳ_ｒａ，ＵＳ_ｒｂ，ＵＳ_ｒｃ被検査構造物内で屈折した超音波
Ｗ水
Θ_ｓ被検査構造物の表面の傾斜角
Θ_ｉａ，Θ_ｉｂ，Θ_ｉｃ入射角
Θ_ｒａ，Θ_ｒｂ，Θ_ｒｃ屈折角DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 Probe for ultrasonic flaw detection test 3 Phasedarray probe 4 Fixed waterdistance holding jig 5 Structure to be inspected 5a Surface of the structure to be inspected 12Wheel 13Telescopic mechanism 17Flaw detector 23Cable 38Hose 39Water supply pump 40Probe folder 41Drive belt 43Chamber mechanism 44Drive mechanism 45Propeller 46Weld line 48 Link mechanism 49Position measurement sensor 50Remote drive device 51Drive wheel 52Tilt measurement sensor 53Position measurement wheel 54Cable 55Drive wheel motor 56Position Measurement sensor 57Propeller 58, 59Motor 60 Control panel (control unit)
d Depth of crack D₁ Crack having an opening on the surface where the probe for ultrasonic flaw detection test of the structure to be inspected D₂ Surface having the probe for ultrasonic flaw detection test of the structure to be inspected Crack D₃ having an opening surface on the opposite surface Crack₃ L path length Q_L displacement amount Q_w displacement amount S_a A scope signal S_b B scope signal US Ultrasound US_ia , US_ib , US_ic Ultrasonic waves incident on the structure to be inspected US_ra , US_rb , US_rc Ultrasonic wave refracted in the structure to be inspected W Water Θ_s Angle of inclination of the surface of the structure to be inspected Θ_ia , Θ_ib , Θ_ic Incident angle Θ_ra , Θ_rb , Θ_rc refraction angle

Claims

Translated fromJapanese

水中に配置された被検査構造物に発生した欠陥を検査する超音波探傷装置において、
被検査構造物の表面上に配置された保持機構と、
保持機構により被検査構造物の表面に対して非接触状態で保持されるとともに、一次元状または二次元状に配置された複数の超音波探傷試験用探触子を有するフェーズドアレイ探触子と、
超音波探傷試験用探触子からの信号に基づいて検出された被検査構造物の表面形状と、超音波探傷試験用探触子から発信された超音波の発信方向とに基づいて、被検査構造物の表面に対する超音波の入射角を検出する探傷器と、
を備え、
超音波探傷試験用探触子の各々は、超音波を被検査構造物内に発信するとともに、被検査構造物の欠陥から反射された超音波を受信することを特徴とする超音波探傷装置。In an ultrasonic flaw detector for inspecting defects generated in a structure to be inspected placed in water,
A holding mechanism disposed on the surface of the structure to be inspected;
A phased array probe that is held in a non-contact state with respect to the surface of the structure to be inspected by a holding mechanism and has a plurality of ultrasonic flaw detection probes arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner; ,
Inspected based on the surface shape of the inspected structure detected based on the signal from the ultrasonic flaw detection test probe and the transmission direction of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic flaw detection test probe A flaw detector for detecting the incident angle of the ultrasonic wave to the surface of the structure;
With
Each of the ultrasonic flaw detection test probes transmits an ultrasonic wave into a structure to be inspected and receives an ultrasonic wave reflected from a defect in the structure to be inspected.

保持機構は、フェーズドアレイ探触子と被検査構造物の表面との距離を遠隔操作により調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１記載の超音波探傷装置。 2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the holding mechanism has an adjustment mechanism that adjusts a distance between the phased array probe and the surface of the structure to be inspected by remote control.

気体中に配置された被検査構造物に発生した欠陥を検査する超音波探傷装置において、被検査構造物の表面上に配置された保持機構と、
保持機構により被検査構造物の表面に対して非接触状態で保持されるとともに、一次元状または二次元状に配置された複数の超音波探傷試験用探触子を有するフェーズドアレイ探触子と、
フェーズドアレイ探触子を覆って配置され、内部に水が充填されたチャンバー機構と、
超音波探傷試験用探触子からの信号に基づいて検出された被検査構造物の表面形状と、超音波探傷試験用探触子から発信された超音波の発信方向とに基づいて、被検査構造物の表面に対する超音波の入射角を検出する探傷器と、
を備え、
超音波探傷試験用探触子の各々は、超音波を被検査構造物内に発信するとともに、被検査構造物の欠陥から反射された超音波を受信することを特徴とする超音波探傷装置。In an ultrasonic flaw detector for inspecting a defect generated in a structure to be inspected disposed in a gas, a holding mechanism disposed on the surface of the structure to be inspected;
A phased array probe that is held in a non-contact state with respect to the surface of the structure to be inspected by a holding mechanism and has a plurality of ultrasonic flaw detection probes arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner; ,
A chamber mechanism placed over the phased array probe and filled with water;
Inspected based on the surface shape of the inspected structure detected based on the signal from the ultrasonic flaw detection test probe and the transmission direction of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic flaw detection test probe A flaw detector for detecting the incident angle of the ultrasonic wave to the surface of the structure;
With
Each of the ultrasonic flaw detection test probes transmits an ultrasonic wave into a structure to be inspected and receives an ultrasonic wave reflected from a defect in the structure to be inspected.