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図面 (8)

課題

放射能の部材の健全性を高精度,高効率で行う保守検査装置を提供する。

解決手段

水中に設置された走査機構10に搭載された渦流傷コイルヘッド20と目視検査要素を内蔵した磁気探傷検査ヘッド30で構成する。

概要

背景

放射能おびた部材の中には、それが放射する放射線を水で遮蔽するために水中に置かれているものがある。このような部材に想定される疲労割れ応力腐食割れなどの表面傷検査する場合には、これまで液体浸透探傷検査が適用されてきているが、これには局部的に水を排除し、乾燥する必要があるため装置が複雑になり、かつ浸透液による検査対象部材汚れの除去が困難であるという問題点があった。

そのため検査対象部材を水中に置いたまま容易に適用可能な別の原理検査装置が必要になってきている。

概要

高放射能の部材の健全性を高精度,高効率で行う保守検査装置を提供する。

水中に設置された走査機構10に搭載された渦流傷コイルヘッド20と目視検査要素を内蔵した磁気探傷検査ヘッド30で構成する。

目的

原子炉で使用されている重要部材で、かつ放射線遮蔽のために水中に保管されている部材をそのままで、遠隔操作によって渦流探傷検査,目視検査及び磁粉探傷検査一体化した高い評価精度を持ち、かつ高能率の検査装置を提供する。
傷の検出性最良の条件で行いながら、傷の深さを定量的に評価できる高機能な技術を提供する。

検査対象部材の段付部からのノイズを極力低減した渦流探傷装置を提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

放射能おびた部材などで、水,鉄板コンクリート壁などの放射線遮蔽体を介して、遠隔操作によりその健全性を確認する検査装置において、渦流探傷検査磁粉探傷検査に用いる磁化コイルの兼用,磁粉探傷検査と目視検査に用いるテレビカメラの兼用により、目視検査,渦流探傷検査及び磁粉探傷検査を一体化し、それぞれ特有原理検査技術を組み合わせて、検査の評価精度を高めることを容易に可能としたことを特徴とする遠隔検査装置

請求項2

請求項1において、自己比較上置コイル2個の配列をプローブ走査線をはさんで、これに斜めに配置した遠隔検査装置。

請求項3

請求項1において、探傷コイルに傷の検出用位相解析による傷の深さ測定用選定した2種類の電源周波数を混合して印加し、得られた傷信号信号処理により各々に弁別して取り出す遠隔検査方法

請求項4

請求項1において、検査対象部材段付部よりの形状信号を傷信号から除去するため探傷コイルに混合印加する電源周波数に2種類の周波数を請求項3のものに一致させる遠隔検査装置。

請求項5

請求項1において、磁化方法コイル法を用いて行い、このコイル磁粉模様を形成して観察する部位を分離して行う遠隔検査装置。

請求項6

請求項1において、請求項5に記載の磁粉探傷検査に使用する磁化コイルを用いて、検査対象部材を磁化して渦流探傷検査における傷の検出性を改善した遠隔検査装置。

請求項7

請求項6において、適用した余剰磁粉回収を可能とした遠隔検査装置。

請求項8

請求項5または請求項6に記載の前記検査対称部材の磁化において、検査完了時、自動的に脱磁する機能を付加した遠隔検査装置。

請求項9

請求項1に記載の装置の目視検査と請求項5に記載の磁粉探傷検査の磁粉模様の観察において、観察用テレビカメラの先端の反射板を介して映像を観察する方式とし、検査対象部材からの放射線からテレビカメラ本体を遮蔽可能とした遠隔検査装置。

請求項10

請求項5に記載の磁粉探傷検査装置の磁粉模様の観察において、磁粉模様観察のための紫外線照射灯のほかに、蛍光灯等の一般照明灯を付属させた検査装置。

技術分野

0001

本発明は原子力又は放射線を利用する産業分野において、検査対象部材から発生する放射線を遮蔽するための遮蔽体を介して遠隔操作によりその健全性を確認する保守検査に関し、それを総合的,能率的、かつ効果的に行う非破壊検査装置に関する。

背景技術

0002

放射能おびた部材の中には、それが放射する放射線を水で遮蔽するために水中に置かれているものがある。このような部材に想定される疲労割れ応力腐食割れなどの表面傷検査する場合には、これまで液体浸透探傷検査が適用されてきているが、これには局部的に水を排除し、乾燥する必要があるため装置が複雑になり、かつ浸透液による検査対象部材の汚れの除去が困難であるという問題点があった。

0003

そのため検査対象部材を水中に置いたまま容易に適用可能な別の原理検査装置が必要になってきている。

発明が解決しようとする課題

0004

本発明が解決しようとする課題は次の項目である。

0005

原子炉で使用されている重要部材で、かつ放射線遮蔽のために水中に保管されている部材をそのままで、遠隔操作によって渦流探傷検査目視検査及び磁粉探傷検査一体化した高い評価精度を持ち、かつ高能率の検査装置を提供する。
傷の検出性最良の条件で行いながら、傷の深さを定量的に評価できる高機能な技術を提供する。

0006

探傷有効範囲の大きな渦流傷コイルを提供し、検査能率を改善する。

0007

あらゆる方向の傷を検出できる無指向性の渦流探傷コイルを提供して、検査の信頼性を改善する。

0008

検査対象部材の段付部からのノイズを極力低減した渦流探傷装置を提供する。

0009

テレビカメラを放射線から保護しながら、放射能を帯びた部材の映像を観察する。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的を達成するために、本発明は下記のように構成する。

0011

請求項1に記載の発明は、放射能をおびた検査対称部材の健全性を放射線遮蔽体を介して遠隔操作で確認する検査装置において、目視検査,渦流探傷検査及び磁粉探傷検査を一体化して総合的に適用し、高い評価精度を得ることを特徴とするものである。すなわち水中等で直接TVカメラセンサとした目視検査と上置コイルをセンサとした渦流探傷検査併用し、かつこれら2種類の検査結果を他の手法により再確認する手段として磁粉探傷検査を適用できることを特徴としている。

0012

請求項2に記載の発明は、自己比較のための一対のコイル走査線方向中心に一直線上又は直角方向に配列(従来方法)せず、これをはさんで斜めに配列することにより、下記の特徴を有する。

0013

走査線に平行な割れ状の欠陥発見する場合の走査ピッチを2倍にとれ、探傷検査時間を半減できる。

0014

走査線と平行に伸展した傷及び直角方向に伸展した傷の場合、従来方法では傷の両端でパルス状の傷信号のみが得られ欠陥の性状誤判断する恐れがあるが、この発明では傷全長について適正な信号が得られる。

0015

請求項3に記載の発明は渦流探傷検査において探傷コイルに印加する電源周波数に傷の検出に適したものと位相解析による傷の深さ測定用に適したものを各々選定し、これらを混合して探傷コイルに印加し、信号出力フィルタなどにより弁別し一回の探傷で傷の検出と傷の深さ評価をそれぞれ最適の条件で行うことを可能とし、又は傷を検出した部位の評価探傷において、傷の深さの評価に適した探傷周波数を印加して行うことを特徴としている。

0016

請求項4に記載の発明は検査対象部の段付部近傍ではその影響信号がノイズとして発生し、傷信号のSN比を低下させるが、このノイズを低減させることを自動的に行う方法において、請求項3に記載の渦流探傷検査における探傷コイルに混合して印加する2種類の電源周波数を一致させて行い、探傷システム簡易化を図ることを特徴としている。

0017

具体的に説明すると探傷コイルに加える電源に値の異なる2種類の周波数を混合した交流を用いて行い、交流特性上、低周波数成分で段付部を大きな信号値として検出することを利用して増幅度をあらかじめ調整し、高周波成分で検出している段付部と傷の混合信号から前者を電気的に減算して、傷信号を取り出す方法において、この2種類の電源周波数を傷検出と位相解析による傷の深さ測定にも適用できるように選定することを特徴としている。

0018

請求項5に記載の発明は請求項6のシャフトなどの検査対称部材の磁化においてシャフトなどに容易に着脱可能な構造のコイルを用い、このコイルから軸方向に必要な距離をはなして、磁粉散水の適用,紫外線照射及び形成した磁粉模様を観察するテレビカメラを装備した傷の磁粉模様観察ヘッドを配置することを可能とし、全体構成を容易にしたことを特徴とするものである。

0019

請求項6に記載の発明は請求項6に記載のシャフトの磁化コイルを用いて検査対象部材を磁化し、傷よりの漏洩磁束により傷信号出力を大きくし、SN比を改善することにより、より微細な傷の検出を可能としたことを特徴とするものである。

0020

請求項7に記載の発明は請求項6に記載の発明において検査面に適用した余剰の磁粉分散水を放射線遮蔽水中に散布汚濁させないため、磁粉模様観察ヘッドを箱に入れ、検査対象部材との接触面をシール材密閉し、水ポンプで吸いだす構成とすることを特徴とするものである。

0021

請求項8に記載の発明は請求項5と6で説明した検査対象部材の磁化により生じる残留磁気を、検査完了時点で自動的に脱磁させることを特徴とするものである。

0022

具体的に説明すると検査完了の信号を開始点として励磁電流を交流的にサイクリック振りながら徐々に0まで減少させていくものである。

0023

請求項9に記載の発明は放射能をもつ検査対象部材面の外観又は磁粉模様の観察において、それに用いるテレビカメラに対する放射線の悪影響を防止することを特徴とするものである。

0024

具体的にはテレビカメラの先端に設けた反射板で一度反射させて、撮像する方式とし、カメラ本体の検査対象部材側に放射線遮蔽体を配置させる。

0025

請求項10に記載の発明は蛍光磁粉を用いた磁粉探傷検査において、磁粉模様の観察のための紫外線照射灯のほかに蛍光灯などの一般照明等を付属させ、これに切り換えることにより、磁粉探傷した面の近ぼう全般を目視観察し、総合的な評価を可能とすることを特徴としている。

0026

上記の課題を解決するための各技術手段の働きは次の通りである。

0027

まず、請求項1の実施例によれば、ポンプシャフトなどの保守検査の対象欠陥である疲労割れ,応力腐食割れなど表面開口欠陥を目視検査,渦流探傷検査及び磁粉探傷検査を重畳して適用することにより検査評価精度を改善し、かつ各々の探傷構成要素を複合して探傷システムを構成して総合的に単純化している。

0028

また今回主な対象としているポンプシャフトは原子炉内で高放射能を有しており、これを水中で使用済燃料プール中に設置されたこの発明の検査装置に移動して直ちに検査を開始でき、かつこの水が純水であり電気の絶縁体であることから、電気的物理原理を利用した非破壊検査手法を選択組み合わせ、探傷システムの合理化を図っている。

0029

請求項2の実施例によれば従来方法での課題であった検査能率を2倍化し、かつ従来方法で傷の検出に指向性があった課題をあらゆる方向の傷を検出できるように探傷特性を無指向性化して解決している。

0030

請求項3の発明は傷より得られる信号又は材料特性などにもとづくノイズ信号ベクトル位相値,傷の深さと傷信号ベクトル位相との相関関係などが探傷コイルに印加する電源の周波数に依存しているという原理を利用している。

0031

信号のベクトル位相値でいえば、傷信号と材料金属組織の微視的な不均一にもとづくノイズ信号や探傷コイルの走査中のがたつきにもとづくノイズ信号との間の位相差が90度に近いほど傷信号とノイズ信号の分離がやりやすい。一方、傷の深さと傷信号との間にも相関関係のよい周波数が存在する。

0032

これら特定の2種類の周波数をもった電源を探傷コイルに印加して探傷し、得られた傷信号を信号処理回路を通し、2種類の信号に弁別して、1回の探傷走査で、目的とする探傷を行えるようにしている。

0033

請求項4の発明はポンプシャフトの軸受部などに設けられた段付部からのノイズ信号を傷信号から消去する方策に関するものであり、請求項3で2種類の探傷周波数の低周波数分の選定において段付部のノイズ信号除去を考慮して行うことにより、全体的な探傷システムの簡易化を図るものである。

0034

請求項5の実施例によれば、磁化要素とその他の磁粉分散水適用要素,紫外線の照射要素,磁粉模様観察要素などを一緒に構成すると探傷ヘッドの構造が複雑化するのを避けることができ、かつ磁化要素としてコイルを用いることにより、両者の間隔制限がなくなり、コイル構成遠隔操作化も容易になっている。

0035

請求項6の実施例によれば、磁化により傷の部分から漏洩する磁束により得られた出力を傷からの渦流探傷信号に加算して、微細な傷のSN比を改善している。

0036

請求項7の実施例によれば、水中磁粉探傷検査において、検査面に適用した余剰の磁粉液が放射線遮蔽のためのプール水中に分散して、汚濁することを防止している。

0037

請求項8の実施例によれば、磁化が必要な探傷を終了した時点での磁化電流値から自動的に脱磁処理入り、確実な脱磁を保証するシステムとなっている。

0038

請求項9の実施例によれば、放射線下において使用するテレビカメラは放射線損傷によりその寿命が短縮し、特に高い放射線下では撮像不可となるが、これを防止するための放射線遮蔽を効果的に行うことが可能となる。

0039

請求項10の実施例によれば、磁粉探傷検査で磁粉指示模様の出た部分を目視検査で詳細確認すること又は目視検査で傷と疑わしく見えた部分を磁粉探傷検査で再確認することを容易に可能にしている。

0040

(実施例1)図1は本発明の一実施例の原子炉中で使われてきて高い放射能をおびたポンプシャフト11を水中移動して、使用済燃料プール水17中に設置された走査機構10にセットし、目視検査,渦流探傷検査及び磁粉探傷検査を併用し、高い評価性能の検査を効率的に行うための全体構成図である。

0041

図2は探傷コイルヘッド20と磁粉探傷検査ヘッド30をポンプシャフト11側からみた構成図であり、磁粉探傷検査ヘッド30の内側に防水用の透明隔壁38を介して、紫外線照射灯31,テレビカメラセット32及び蛍光灯40が内蔵されている。

0042

走査機構10にセットされたポンプシャフト11はシャフト回転モータ12により伝達ロット15,歯車16を介して回転される。

0043

一方、渦流探傷検査用の探傷コイルヘッド20と目視検査設備内蔵の磁粉探傷検査ヘッドが、それぞれエアシリンダ21,34を介して結合されたボールナット19が軸方向送りモータ13を運転することによりボールねじ16を介して、上下方向に走査され、回転されるポンプシャフト11の表面を探傷コイルヘッド20と磁粉探傷検査ヘッド30は螺旋運動をする。

0044

渦流探傷検査はエアシリンダ21により探傷コイルヘッド20をポンプシャフト11の表面につけ、磁粉探傷検査ヘッド30はエアシリンダ34によりポンプシャフト11の表面より離れた状態で、シャフト回転モータ12を軸方向送りモータ13を運転することにより行われる。

0045

渦流探傷検査で、傷の疑いのある信号が出た場合又は磁粉探傷検査において傷の疑いのある磁粉模様が得られた場合、磁化コイルヘッド33を用いてポンプシャフト11を磁化して渦流探傷検査の傷検出感度を上げて再評価することができる。この検査完了時点で自動的に磁化コイルヘッドは脱磁処理に入る。

0046

目視検査は図2に示した磁粉探傷検査ヘッド30内に設置された蛍光灯40を点灯し、テレビカメラセット32でポンプシャフト目視する方法で行う。

0047

目視検査の時点は渦流探傷検査と同時に、図1でエアシリンダ34により磁粉探傷検査ヘッド30をポンプシャフト11の表面から離して行う場合とエアシリンダ34により磁粉探傷検査ヘッド30をポンプシャフト11につけた状態で、磁粉探傷検査での磁粉模様発生部を目視で再評価する場合とある。

0048

磁粉探傷検査は図1におけるポンプシャフトとの接触部にシールパッキン41を有する磁粉探傷検査ヘッド30をエアシリンダ34でポンプシャフト11の表面につけた状態で、磁化コイルヘッド33でポンプシャフト11を磁化し、図2の紫外線照射灯31を点灯し、磁粉分散水供給ポンプ35を運転して磁粉分散水貯槽からポンプシャフト11の表面に磁粉を適用する。これと同時に磁粉回収ポンプ37を運転し、余剰の磁粉をフィルタ39で回収して、水はプール水17に戻す。この場合、磁粉分散水供給ポンプ水量より磁粉回収ポンプ水量を多くし磁粉探傷検査ヘッド30内を外部より負圧にし、遮蔽水中への磁粉分散水の漏洩を軽減する。一定時間経過後磁粉分散水供給ポンプ35と磁粉回収ポンプ37を停止して、図2のテレビカメラセット32で磁粉模様を観察する。

0049

検査終了後磁粉分散水供給ポンプ35の吸入ラインをプール水17に切換え、磁粉分散水供給ポンプ35と磁粉回収ポンプ37を運転して、磁粉探傷検査ヘッド内を洗浄する。

0050

また検査完了時点で自動的に磁化コイルヘッドは脱磁処理に入る。

0051

磁粉探傷検査の時点は渦流探傷検査又は目視検査の結果、詳細な再評価検査が必要と認められた場合、又はポンプシャフトの構造上磁粉探傷検査の適用が望ましい場合などがある。

0052

(実施例2)図2は本発明の一実施例の渦流探傷コイルヘッド20内の一対のコイルの配列とその探傷機能に関する説明図、図4図5は従来の技術の同様の説明図である。

0053

図3差動出力として傷信号を取り出す一対のコイル23を、走査方向22に対し必要な寸法をラップさせて斜めに配列して、渦流探傷コイルヘッド20を構成する発明の実施例である。

0054

周方向の傷24に対しては傷全長にわたる傷信号26が得られ、一方、軸方向の傷25に対しては探傷コイルヘッド20が軸方向傷25と交叉する毎に傷信号26が得られ、データ処理により軸方向傷25の実態を表すことができ、無指向性の傷検出特性を持っている。

0055

図4は従来方法の一例で一対のコイル23を走査方向22に一致して配列して探傷コイルヘッド20を構成するもので、周方向の傷24に対し、一対のコイルの差動出力を傷信号として取り出す方式のため、傷の端部でのみ傷の検出信号26が得られ、途中の信号が得られず傷の実体を表した傷信号が得られない。

0056

図5は従来方法の他の例で一対のコイル23を走査方向22と直角に配列して探傷コイルヘッド20を構成するもので軸方向の傷25に対し、同様にして傷の端部でのみ傷の検出信号25が得られ、途中での信号が得られず傷の実態を表した傷信号が得られない。

0057

(実施例3)図6は本発明の一実施例の渦流探傷検査装置の構成に関する説明図である。

0058

あらかじめ実験により求めたSN比が良く傷の検出に適した探傷周波数f1 、並びに傷信号位相角と傷深さとの関係で相関性の良い探傷周波数f2 の2種類の周波数を、段付部形状信号(ノイズ)の除去を案して選定し、一回の走査で効果的な探傷を可能とするものである。

0059

渦流探傷検査装置の交流ブリッジ回路27aに交流発信器27bと交流発信器27cから2種類の周波数それぞれf1 とf2 を混合して印加し、探傷により得られた傷信号を信号増幅処理回路27dを経由して周波数弁別回路27eと周波数弁別回路27fにより傷信号をf1 成分とf2 成分に弁別し、f1 成分を傷検出信号27gにより傷の検出に、f2 成分を位相解析傷深さ出力器27hにより傷の深さの評価に供するものである。

0060

更にポンプシャフトの段付部近くの探傷で、段付部の形状ノイズを低減しSN比を改善するため上述のf1 ,f2 の内、低周波信号の大きさと位相信号調整減算器28aで調整して高周波信号から減算し、段付部の形状ノイズを除去したSN比の良い傷信号28bが得られ、傷の検出性が改善される。

0061

(実施例4)図7は本発明の一実施例の磁粉探傷検査の磁粉模様の観察及び目視検査に用いるテレビカメラに関し、検査対象部材からの高い放射線によりテレビカメラが機能停止又は劣化損傷することから保護する説明図である。

0062

テレビカメラ本体32aのポンプシャフト11に面する側に放射線遮蔽体32をおき、テレビカメラ本体32aの前方視野部に反射ミラー32cをおき、ポンプシャフト11の表面を観察可能なテレビカメラセット32を構成する。

0063

これにより、ポンプシャフト11からの放射線量が低下し、テレビカメラの放射線による機能障害又は劣化を防止できる。

0064

請求項1の実施例によれば、空気中を運搬することなく、原子炉から使用済燃料プールまで遮蔽水中を移動してきた検査対象部材をそのまま3種類の原理のことなる検査技術を能率的に適用することができ、かつ評価精度も高めることができる。

0065

請求項2の発明の構成によれば検査時間を半減でき、かつ見落としのない検査装置を提供できる。

0066

請求項3の発明の構成によれば傷の検出と傷のサイジングをそれぞれ最適の条件で1回の走査で行うことが可能となる。

0067

請求項4の発明の構成によれば検査対象部材の段付部の形状ノイズを自動的に除去してSN比を改善できる。

0068

請求項5の発明の構成によれば検査機構の大幅な単純化を図ることができる。請求項6の発明の構成によれば渦流探傷検査において、より微細な傷の検出が可能となる。

0069

請求項7の発明の構成によれば検査環境の汚濁を防止できる。

0070

請求項8の発明の構成によれば検査による残留磁気を自動的に除去することが可能となり、検査による残留磁気の影響を確実に回避できる。

0071

請求項9の発明の構成によれば磁粉探傷検査と目視検査に使用するテレビカメラが放射線の影響を受けるのを防止できる。また、請求項10の発明の構成によれば目視検査と磁粉探傷検査との連携を容易にし、効率的で評価精度の良い検査装置を提供できる。

発明の効果

0072

本発明によれば、原子炉等で使用されてきた高い放射能を有し、人が接近不可能な重要部材の保守検査において、高精度でかつ高能率な検査装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0073

図1本発明の一実施例の検査装置全体の説明図。
図2図1の部分図である磁粉探傷検査ヘッドの説明図。
図3本発明の一実施例の自己比較コイルの一対のコイルの配列と機能に関する説明図。
図4本発明の一実施例の自己比較コイルの一対のコイルの配列と機能に関する説明図。
図5本発明の一実施例の自己比較コイルの一対のコイルの配列と機能に関する説明図。
図6本発明の一実施例の2重周波数を効果的に適用した渦流探傷検査装置の説明図。
図7本発明の一実施例の撮像テレビカメラの放射線の影響を防止する構成の説明図。

--

0074

10…走査機構、11…ポンプシャフト、12…シャフト回転モータ、13…軸方向送りモータ、14…ボールねじ、15…ロット、16…ギア、17…プール水、18…プール水面、19…ボールナット、20…探傷コイルヘッド、21,34…エアシリンダ、30…磁粉探傷検査ヘッド、33…磁化コイル、35…磁粉分散水供給ポンプ、36…磁粉分散水貯槽、37…磁粉回収ポンプ、38…透明隔壁、39…フィルタ。

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