図面 (/)

技術 超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及びプログラム

出願人 三菱日立パワーシステムズ株式会社
発明者 中井正義木村是吉田博明
出願日 2015年12月28日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-257113
公開日 2017年7月6日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-120227
状態 特許登録済
技術分野 超音波による材料の調査、分析
主要キーワード 直線部用 入射角度γ テーパ形 ベル角 テーパ外周面 円筒外周面 超音波発信 反射源
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年7月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

テーパ部から超音波を入力して超音波探傷を行う場合に、より短時間で接合部分全体を探傷することができるようにする。

解決手段

超音波探触子が、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置されて、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷する第一アレイと、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置されて、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する第二アレイと、を備える。

概要

背景

溶接部分など部材の接合部分の状態を超音波探傷にて検査するための幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、容器円形の穴を開けてノズル溶接により接合した場合に、溶接部分に対して超音波探傷を行うための検査方法及び装置が示されている。

概要

テーパ部から超音波を入力して超音波探傷を行う場合に、より短時間で接合部分全体を探傷することができるようにする。超音波探触子が、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置されて、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷する第一アレイと、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置されて、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する第二アレイと、を備える。

目的

本発明は、テーパ部から超音波を入力して超音波探傷を行う場合に、より短時間でかつ接合部分全体を探傷することができる超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及びプログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置されて、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷する第一アレイと、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置されて、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する第二アレイと、を備える超音波探触子

請求項2

前記第一アレイは、前記第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷し、前記第二アレイは、前記第二領域をタンデム法で超音波探傷する請求項1に記載の超音波探触子。

請求項3

前記第二アレイは、前記第二領域を前記タンデム法に加えてさらにセクタスキャン法で超音波探傷する請求項2に記載の超音波探触子。

請求項4

前記第一アレイと前記第二アレイとを角度可変に接続する接続部をさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の超音波探触子。

請求項5

前記第一アレイと前記第二アレイとは角度固定に接続されており、前記超音波探触子は、前記第一アレイと前記円筒外周面との隙間を埋めるスペーサをさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の超音波探触子。

請求項6

請求項1から5のいずれか一項に記載の超音波探触子を備える超音波探傷装置

請求項7

前記超音波探触子を前記配管の周方向に移動させる移動機構をさらに備える請求項6に記載の超音波探傷装置。

請求項8

第一アレイと第二アレイとを備える超音波探傷装置の超音波探傷方法であって、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷し、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する、超音波探傷方法。

請求項9

第一アレイと第二アレイとを制御するコンピュータに、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷するよう前記第一アレイを制御させ、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷するよう前記第二アレイを制御させるためのプログラム

技術分野

0001

本発明は、超音波探触子超音波探傷装置超音波探傷方法及びプログラムに関する。

背景技術

0002

溶接部分など部材の接合部分の状態を超音波探傷にて検査するための幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、容器円形の穴を開けてノズル溶接により接合した場合に、溶接部分に対して超音波探傷を行うための検査方法及び装置が示されている。

先行技術

0003

特開平8−271675号公報

発明が解決しようとする課題

0004

径が異なる2つの配管を接合する方法として、これら2つの配管の間にテーパ形状を有する配管を挿入して接合する方法がある。特に、テーパ形状を有する配管の端部をテーパの付けられてない直線部とし、この直線部で配管の接合を行う方法がある。
この方法で接合された配管の接合部分全体を超音波探傷するために、テーパ部(テーパ形状を有する部分)の外周面上で超音波探触子を移動させ、さらに、直線部の外周面上で超音波探触子を移動させて超音波で接合部分を走査する場合がある。
しかしながら、この場合、テーパ部の外周面上に超音波探触子を設置して移動させた後、直線部の外周面上に超音波探触子を設置し直す必要がある点で、探傷に時間を要する。
また、特許文献1には、テーパ部から超音波を入力して超音波探傷を行うことについては記載されていない。

0005

本発明は、テーパ部から超音波を入力して超音波探傷を行う場合に、より短時間でかつ接合部分全体を探傷することができる超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及びプログラムを提供する。

課題を解決するための手段

0006

本発明の第1の態様によれば、超音波探触子は、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置されて、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷する第一アレイと、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置されて、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する第二アレイと、を備える。

0007

前記第一アレイは、前記第一領域をセクタスキャン法で超音波探傷し、前記第二アレイは、前記第二領域をタンデム法で超音波探傷するようにしてもよい。

0008

前記第二アレイは、前記第二領域を前記タンデム法に加えてさらにセクタスキャン法で超音波探傷するようにしてもよい。

0009

前記第一アレイと前記第二アレイとを角度可変に接続する接続部をさらに備えるようにしてもよい。

0010

前記第一アレイと前記第二アレイとは角度固定に接続されており、前記超音波探傷装置は、前記第一アレイと前記円筒外周面との隙間を埋めるスペーサをさらに備えるようにしてもよい。

0011

本発明の第2の態様によれば、超音波探傷装置は、前記したいずれかの超音波探触子を備える。

0012

前記超音波探触子を前記配管の周方向に移動させる移動機構をさらに備えるようにしてもよい。

0013

本発明の第3の態様によれば、超音波探傷方法は、第一アレイと第二アレイとを備える超音波探傷装置の超音波探傷方法であって、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷し、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷する。

0014

本発明の第4の態様によれば、プログラムは、第一アレイと第二アレイとを制御するコンピュータに、配管における軸線に平行な円筒外周面上に配置された前記第一アレイが、該配管の端面に設けられた溶接部と該配管との境界における配管の外周面側の第一領域を超音波探傷するよう前記第一アレイを制御させ、前記配管における前記円筒外周面から離間するに従って漸次縮径するテーパ外周面上に配置された前記第二アレイが、前記境界における第一領域よりも内側の第二領域を超音波探傷するよう前記第二アレイを制御させるためのプログラムである。

発明の効果

0015

上記した超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及びプログラムによれば、テーパ部及び直線部から超音波を入力して超音波探傷を行う場合に、より短時間でかつ接合部分全体を探傷することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の第1の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
同実施形態に係る超音波探傷装置が超音波探傷を行う配管の外形の例を示す概略外形図である。
同実施形態に係る直線部用振動子及びテーパ部用振動子の配置例を示す説明図である。
同実施形態におけるタンデム法での超音波発信側のテーパ部用振動子及び超音波受信側のテーパ部用振動子の設定例を示す説明図である。
同実施形態に係る超音波探触子の移動方向の例を示す説明図である。
同実施形態に係る表示部による超音波探傷の結果の表示の例を示す説明図である。
同実施形態に係る超音波探傷装置が配管と溶接部との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第2の実施形態に係る超音波探傷装置が配管と溶接部との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第3の実施形態における直線部用振動子及びテーパ部用振動子の配置例を示す説明図である。

実施例

0017

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

0018

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、超音波探傷装置1は、超音波探触子100と、処理装置200とを備える。超音波探触子100は、第一アレイ110と、第二アレイ120と、移動機構130とを備える。第一アレイ110は、複数の直線部用振動子111を備える。第二アレイ120は、第1テーパ部用振動子121−1〜第64テーパ部用振動子121−64を備える。処理装置200は、信号入出力部210と、表示部220と、操作入力部230と、記憶部280と、制御部290とを備える。
超音波探触子100は、さらに後述する接続部140を備える。

0019

超音波探傷装置1は、テーパ(Taper)形状を有する配管の溶接部に対して超音波探傷を行う。
超音波探触子100は、超音波の入出力を行う。具体的には、超音波探触子100は、探傷対象に超音波を発し、反射した超音波を検出する。
第一アレイ110は、配管の円筒外周面上に配置されて、配管の端面に設けられた溶接部と配管との境界のうち第一領域を超音波探傷する。第一アレイ110は、第一領域をセクタスキャン(Sector Scan)法で超音波探傷する。

0020

ここで、配管の円筒外周面は、配管のうちテーパを付けられていない部分の外周面である。以下では、テーパを付けられていない部分を直線部と称する。
また、ここでいう第一領域は、溶接部と配管との境界を2つに分けた各領域のうち配管の外周面側の領域である。以下では、溶接部と配管との境界を2つに分けた各領域のうち第一領域以外の領域を第二領域と称する。従って、第二領域は、溶接部と配管との境界を2つに分けた各領域のうち、第一領域よりも内側(配管の中心側)の領域である。後述するように、第二アレイ120が第二領域を超音波探傷する。
また、ここでいうセクタスキャン法とは、超音波ビーム扇形に走査する(すなわち、1つの平面内で超音波ビームの入射角度を変えて走査する)方法である。

0021

直線部用振動子111の各々は、制御部290の制御に従って超音波を発信(出力)し、また、超音波を受信する。直線部用振動子111の各々が、直線部用振動子111毎に設定されたタイミング及び強度で超音波を発信することで所定の向きに超音波を発信することができ、セクタスキャン法を実行することができる。
なお、第一アレイ110が備える直線部用振動子111の数は、セクタスキャン法による超音波探傷を実行可能な数であればよい。

0022

第二アレイ120は、配管のテーパ外周面上に配置されて、配管の端面に設けられた溶接部と配管との境界のうち第二領域を超音波探傷する。上述したように、第二領域は、溶接部と配管との境界における第一領域よりも内側の領域である。第二アレイ120は、第二領域をタンデム(Tandem)法で超音波探傷する。

0023

ここで、配管のテーパ外周面は、配管のうちテーパを付けられた部分の外周面である。以下では、テーパを付けられた部分をテーパ部と称する。テーパ部は、直線部から離間するに従って漸次縮径する。
また、ここでいうタンデム法とは、超音波を発信する振動子と超音波を受信する振動子とを別々に設け、超音波を発信する振動子、超音波を受信する振動子それぞれの位置を変化させながら超音波探傷を行う方法である。以下では、超音波を発信する振動子を超音波発信側の振動子と称する。また、超音波を受信する振動子を超音波受信側の振動子と称する。
タンデム法では、超音波発信側の振動子が発信した超音波が少なくとも探傷対象(反射源)で反射して超音波受信側の振動子に到達する。超音波が超音波受信側の振動子に到達するように、超音波発信側の振動子が超音波を発信する角度を予め設定しておく。

0024

第1テーパ部用振動子121−1〜第64テーパ部用振動子121−64の各々は、制御部290の制御に従って超音波を発信し、また、超音波を受信する。以下では、第1テーパ部用振動子121−1〜第64テーパ部用振動子121−64を総称してテーパ部用振動子121と表記する。
タンデム法では、制御部290が、テーパ部用振動子121の一部を超音波発信側の振動子に設定し、残りのテーパ部用振動子121の一部を超音波受信側の振動子に設定する。超音波発信側の振動子に設定されたテーパ部用振動子121の各々が、テーパ部用振動子121毎に設定されたタイミング及び強度で超音波を発信することで所定の向きに超音波を発信することができ、タンデム法を実行することができる。また、後述するように、制御部290が超音波発信側の振動子及び超音波受信側の振動子を切り替えることで、超音波探触子100を移動させる必要無しに、配管の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。超音波探触子100を配管の周方向に移動させながらこの走査を繰り返すことで、超音波探傷装置1は、第二領域全体を走査することができる。
なお、第二アレイ120が備えるテーパ部用振動子121の数は、64個に限らず、タンデム法による超音波探傷を実行可能な数であればよい。

0025

移動機構130は、制御部290の制御に従って、超音波探触子100を第二配管920の周方向に移動させる。これにより、超音波探傷装置1は、溶接部と配管との境界を周方向に走査することができ、溶接部と配管との境界全体に対して超音波探傷を行うことができる。移動機構130は、例えば1ミリメートル(mm)毎など、所定の走査間隔毎に超音波探触子100を移動させる。そして、超音波探傷装置1は、移動機構130が超音波探触子100を移動させる毎に超音波探傷を行う。

0026

処理装置200は、直線部用振動子111の各々及び第二アレイ120の各々を制御して超音波を発信させる。また、処理装置200は、直線部用振動子111の各々及び第二アレイ120の各々が受信した超音波を解析する。処理装置200は、例えばコンピュータを用いて構成される。
信号入出力部210は、超音波探触子100との間で信号のやり取りを行う。特に、信号入出力部210は、超音波の出力を指示する信号を制御部290から取得して超音波探触子100へ出力する。また、信号入出力部210は、超音波探触子100による超音波受信結果を示す信号を超音波探触子100から取得して制御部290へ出力する。

0027

表示部220は、例えば液晶パネル等の表示画面を備え、各種画像を表示する。特に、表示部220は、超音波探触子100による超音波受信結果(すなわち、超音波探傷の結果)を示す画像を、制御部290の制御に従って表示する。具体的には、表示部220は、第一アレイ110による超音波探傷の結果を示す画像と第二アレイ120による超音波探傷の結果を示す画像とをつなぎ合わせた1つの画像を表示する。
操作入力部230は、例えば押ボタン等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受ける。例えば、操作入力部230は超音波探傷開始を指示するユーザ操作を受ける。操作入力部230は、受けたユーザ操作を示す信号を制御部290へ出力する。

0028

記憶部280は、処理装置200が備える記憶デバイスを用いて構成され、各種情報を記憶する。
制御部290は、処理装置200の各部を制御して各種処理を実行する。制御部290は、例えば処理装置200が備えるCPU(Central Processing Unit)が記憶部280からプログラムを読み出して実行することで構成される。

0029

図2は、超音波探傷装置1が超音波探傷を行う配管の外形の例を示す概略外形図である。同図では、第一配管910と第二配管920とが溶接部930にて溶接されている。第二配管920は、直線部921とテーパ部922とを有し、直線部921が溶接部930に接している。また、軸線L11は、第二配管920の軸線である。
直線部921は、第二配管920のうち、外周面が、軸線L11に平行な外周面(円筒外周面)になっている部分である。テーパ部922は、第二配管920のうち、外周面が、直線部921の外周面から離間するに従って漸次縮径する外周面(テーパ外周面)になっている部分である。第二配管920は、配管(テーパ形状を有する配管)の例に該当する。
超音波探傷装置1は、第二配管920と溶接部930との境界面を超音波探傷する。

0030

図3は、直線部用振動子111及びテーパ部用振動子121の配置例を示す説明図である。同図では、第一配管910、第二配管920及び溶接部930の断面の一部が示されている。第二配管920の直線部921の外周面上に第一アレイ110が設置されている。また、第二配管920のテーパ部922の外周面上に第二アレイ120が設置されている。第一アレイ110と第二アレイ120とは接続部140にて角度可変に接続されている。これにより、第一アレイ110は直線部921の外周面に接し、かつ、第二アレイ120はテーパ部922の外周面に接している。
また、第一領域A11は、第二配管920と溶接部930との境界面における第二配管920の外周面側の領域である。第二領域A12は、第二配管920と溶接部930との境界面における第一領域A11よりも内側の領域である。
面F11は、第二配管920の内表面である。

0031

第一アレイ110は、第一領域A11をセクタスキャン法で超音波探傷する。
第二アレイ120は、第二領域A12をタンデム法で超音波探傷する。
ここで、図4を参照して、制御部290によるテーパ部用振動子121の制御について説明する。

0032

図4は、タンデム法での超音波発信側のテーパ部用振動子121及び超音波受信側のテーパ部用振動子121の設定例を示す説明図である。
制御部290は、超音波発信側のテーパ部用振動子121と超音波受信側のテーパ部用振動子121とを切り替える。超音波受信側に設定されたテーパ部用振動子121は、受信した超音波の強度を示す信号を信号入出力部210を介して制御部290へ出力する。

0033

時刻t1では、制御部290は、第1テーパ部用振動子121−1〜第8テーパ部用振動子121−8を超音波発信側に設定し、第57テーパ部用振動子121−57〜第64テーパ部用振動子121−64を超音波受信側に設定している。
ここで、制御部290は、テーパ部用振動子121から第二配管920への超音波の入射角度γ図3)を予め(超音波の発信前に)算出しておく。制御部290は、超音波発信側のテーパ部用振動子121が発信した超音波が、第二領域A12と第二配管920の内表面(面F11)とで反射した後、超音波受信側のテーパ部用振動子121へ到達する入射角度γを算出する。制御部290は、テーパの角度α及び開先のべベル角度βを既知であり、これらの値を用いて入射角度γを算出する。そして、制御部290は、算出した入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子121(第1テーパ部用振動子121−1〜第8テーパ部用振動子121−8)の各々の超音波発信タイミングを制御する。

0034

また、時刻t2では、制御部290は、第9テーパ部用振動子121−9〜第16テーパ部用振動子121−16を超音波発信側に設定し、第49テーパ部用振動子121−49〜第56テーパ部用振動子121−56を超音波受信側に設定している。制御部290は、時刻t1の場合と同じ入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子121(第9テーパ部用振動子121−9〜第16テーパ部用振動子121−16)の各々の超音波発信タイミングを制御する。
時刻t2では、第一領域A11のうち時刻t1の場合よりも第二配管920の中心側に超音波を照射して探傷を行う。

0035

また、時刻t3では、制御部290は、第17テーパ部用振動子121−17〜第24テーパ部用振動子121−24を超音波発信側に設定し、第41テーパ部用振動子121−41〜第48テーパ部用振動子121−48を超音波受信側に設定している。制御部290は、時刻t1の場合と同じ入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子121(第17テーパ部用振動子121−17〜第24テーパ部用振動子121−24)の各々の超音波発信タイミングを制御する。
時刻t3では、第一領域A11のうち時刻t2の場合よりもさらに第二配管920の中心側に超音波を照射して探傷を行う。

0036

また、時刻t4では、制御部290は、第25テーパ部用振動子121−25〜第32テーパ部用振動子121−32を超音波発信側に設定し、第33テーパ部用振動子121−33〜第40テーパ部用振動子121−40を超音波受信側に設定している。制御部290は、時刻t1の場合と同じ入射角度γで超音波を発信させるように、超音波発信側のテーパ部用振動子121(第25テーパ部用振動子121−25〜第32テーパ部用振動子121−32)の各々の超音波発信タイミングを制御する。
時刻t4では、第一領域A11のうち時刻t3の場合よりもさらに第二配管920の中心側に超音波を照射して探傷を行う。

0037

このように、制御部290が超音波発信側のテーパ部用振動子121及び超音波受信側のテーパ部用振動子121を時間経過に応じて切り替える。これにより、超音波探傷装置1は、超音波探触子100を動かす必要無しに、第二配管920の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。
なお、制御部290が設定する超音波発信側のテーパ部用振動子121の数及び超音波受信側のテーパ部用振動子121の数は、図4に示す8つに限らず、超音波ビームの方向を制御可能な数であればよい。
また、制御部290が超音波発信側のテーパ部用振動子121及び超音波受信側のテーパ部用振動子121の切替の際にテーパ部用振動子121をずらす数は、図4に示す8つに限らず1つ以上であればよい。例えば、制御部290が、第1テーパ部用振動子121−1〜第8テーパ部用振動子121−8を超音波受信側のテーパ部用振動子121に設定した後、第2テーパ部用振動子121−2〜第9テーパ部用振動子121−9を超音波受信側のテーパ部用振動子121に設定するようにしてもよい。

0038

図5は、超音波探触子100の移動方向の例を示す説明図である。図5では、図2の場合と同様、第一配管910、第二配管920及び溶接部930の外形の例が示されている。また、図5では、超音波探触子100が第二配管920の外周面上に配置されている。具体的には、第一アレイ110が直線部921の円筒外周面上に配置され、第二アレイ120がテーパ部922の外周面上に配置されている。
なお、ここでいう外周面上に配置されるとは、外周面から見て外側に配置されることであり、外周面に接しているか否かを問わない。

0039

矢印B11は、超音波探触子100の移動方向の例を示している。超音波探触子100は、第一アレイ110が直線部921の円筒外周面上に配置され、第二アレイ120がテーパ部922の外周面上に配置された状態のまま、第二配管の外周面上を1周する。これにより、超音波探傷装置1は、第二配管920と溶接部930との境界面を全周について超音波探傷することができる。

0040

超音波探触子100の端部には、移動機構130のタイヤが設けられている。移動機構130のタイヤは磁石で出来ており、第二配管920の外周面に設けられた磁性体のレール940に磁力吸着して配置されている。移動機構130は、このタイヤを回転させるモータを備え、モータがタイヤを回転させることで超音波探触子100が第二配管920の外周面上を一周する。制御部290(図1)は、タイヤの回転数から超音波探触子100の位置(特に、超音波探触子100が第二配管920の外周面上を一周したか否か)を判定する。
但し、ユーザが超音波探触子100を手動で移動させるようにしてもよい。

0041

次に、図6を参照して表示部220による超音波探傷の結果の表示について説明する。
図6は、表示部220による超音波探傷の結果の表示の例を示す説明図である。同図では、表示部220が超音波探傷の結果を座標軸と共に表示している。同図に示す横軸は第二配管920の周方向を示し、縦軸はおおよそ第二配管920の半径方向を示している。縦軸の上側が第二配管920の外表面側(第二配管920の外周面側)に相当し、下側が第二配管920の内表面(図3の面F11)側に相当する。

0042

領域A21は、第一アレイ110が第一領域A11を超音波探傷して得られた画像の表示領域である。領域A22は、第二アレイ120が第二領域A12を超音波探傷して得られた画像の表示領域である。
このように、表示部220は、第一アレイ110による超音波探傷の結果と第二アレイ120による超音波探傷の結果とを1つの画像につなぎ合わせて表示する。これにより、ユーザは、1つの画像を参照して第二配管920と溶接部930との境界全体の状況を把握することができる。この点で、ユーザは、第二配管920と溶接部930との境界全体の状況を容易かつ迅速に把握することができる。

0043

次に図7を参照して超音波探傷装置1の動作について説明する。
図7は、超音波探傷装置1が第二配管920と溶接部930との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
同図の処理で、制御部290は、第二アレイ120が超音波を発信する角度(図3の入射角度γ)を算出する(ステップS101)。

0044

次に、制御部290は、直線部用振動子111の各々、及び、テーパ部用振動子121の各々が超音波を発信するタイミング及び強度を設定する(ステップS102)。特に、制御部290は、ステップS101で算出した角度に基づいて、テーパ部用振動子121の各々が超音波を発信するタイミング及び強度を設定する。
次に、制御部290は、第一アレイ110を制御してセクタスキャン法で第一領域A11(図3)の超音波探傷を行わせる(ステップS111)。具体的には、制御部290は、ステップS102で決定したタイミング及び強度にて、直線部用振動子111の各々に超音波を発信させる。
そして、制御部290は、直線部用振動子111の各々が受信した超音波(第一領域A11からの反射波)を解析する(ステップS112)。

0045

また、ステップS102の後、制御部290は、第二アレイ120を制御してタンデム法で第二領域A12(図3)の超音波探傷を行わせる(ステップS121)。具体的には、制御部290は、ステップS102で決定したタイミング及び強度にて、テーパ部用振動子121の各々に超音波を発信させる。
そして、制御部290は、テーパ部用振動子121の各々が受信した超音波(第二領域A12で反射し、第二配管920の内表面F11でさらに反射した超音波)を解析する(ステップS122)。
制御部290が、ステップS111及びステップS112とステップS121及びステップS122とを同時に実行するようにしてもよいし、いずれか一方を先に実行するようにしてもよい。

0046

ステップS112及びステップS122の後、制御部290は、超音波探触子100が第二配管920の外周面上を一周したか否かを判定する(ステップS131)。例えば上述したように、制御部290は、移動機構130が備えるタイヤの回転数が所定の回転数に達したか否かを判定することで、超音波探触子100が第二配管920の外周面上を一周したか否かを判定する。

0047

未だ一周していないと判定した場合(ステップS131:NO)、制御部290は、移動機構130を制御して第二配管920の外周の方向に所定の距離(サンプリング間隔)だけ移動させる(ステップS141)。あるいは、超音波探触子100が手動で移動するようにしてもよい。例えば、制御部290が、超音波探触子100の移動を促すメッセージを表示部220に表示させ、この表示を見たユーザが超音波探触子100を手動で移動させるようにしてもよい。
ステップS141の後、ステップS111及びS121に戻る。

0048

一方、ステップS131で、超音波探触子100が第二配管920の外周面上を一周したと判定した場合(ステップS131:YES)、制御部290は、解析結果を表示部220に表示させる(ステップS151)。特に、制御部290は、第一アレイ110による超音波探傷の結果を示す画像と第二アレイ120による超音波探傷の結果を示す画像とをつなぎ合わせた1つの画像を表示部220に表示させる。
ステップS151の後、図7の処理を終了する。

0049

以上のように、第一アレイ110は、第二配管920の直線部921の円筒外周面上に配置されて、第二配管920の端面に設けられた溶接部930と第二配管920との境界における第二配管920の外周面側の第一領域A11を超音波探傷する。また、第二アレイ120は、第二配管920におけるテーパ部922のテーパ外周面上に配置されて、溶接部930と第二配管920との境界における第一領域A11よりも内側の第二領域A12を超音波探傷する。
このように、超音波探触子100は、テーパ部922から超音波を入力する第二アレイ120と、直線部921から超音波を入力する第一アレイ110とを備える。これにより、テーパ部922の外周面上と直線部921の外周面上とに跨って超音波探触子100を設置することができる。従って、超音波探触子100によれば、超音波探触子をテーパ部922に設置した後、直線部921に設置し直す必要は無い。超音波探触子100によればこの点で、より短時間で探傷を行うことができる。
また、超音波探触子100では、第二アレイ120がテーパ部922から超音波を入力し、第一アレイ110が直線部921から超音波を入力するので、第二配管920と溶接部930との境界面全体を超音波探傷することができる。

0050

また、第一アレイ110は、第一領域A11をセクタスキャン法で超音波探傷し、第二アレイ120は、第二領域A12をタンデム法で超音波探傷する。
第二アレイ120が第二領域A12をタンデム法で超音波探傷することで、第二配管920の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。また、第一アレイ110が第一領域A11をセクタスキャン法で超音波探傷することで、第二配管920の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第一領域を走査することができる。従って、超音波探傷装置1では、超音波探触子100を第二配管920の周方向に移動させればよく、軸方向に移動させる必要は無い。この点で、超音波探傷装置1によれば、超音波探触子100を第二配管920の周方向及び軸方向に移動させて走査を行う場合よりも短時間で探傷を行うことができる。
また、セクタスキャン法及びタンデム法のいずれでも、超音波探触子100は、超音波を溶接部と配管との境界に収束するようにビーム(超音波のビーム)を発信する。超音波探触子100によれば、このように超音波を集束させる点で、微細な損傷も検知できることが期待される。すなわち、超音波探触子100によれば、超音波探傷を高精度に行うことができる。

0051

また、接続部140は、第一アレイ110と第二アレイ120とを角度可変に接続する。
これにより、第一アレイ110、第二アレイ120のいずれも第二配管920の外周面に接した状態で超音波探傷を行うことができる。これにより、第一アレイ110、第二アレイ120のいずれも、超音波を発信した際に第二配管920の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置1は、超音波探傷を高精度に行うことができる。
また、第一アレイ110と第二アレイ120との角度が可変であることで、超音波探触子100はいろいろなテーパ角度の配管の超音波探傷を高精度に行うことができる。
また、超音波探触子100が第一アレイ110と第二アレイ120とを含む一体構造となっているので、第一アレイ110と第二アレイ120とを別々に制御して周方向に移動させる必要がない。この点で、超音波探傷装置1が自動的に超音波探触子100を移動させる場合、ユーザが手動で超音波探触子100を移動させる場合のいずれも、超音波探触子100を移動させる処理が容易であり、移動に要する時間を低減させることができる。

0052

また、表示部220が、第一アレイ110による超音波探傷の結果と第二アレイ120による超音波探傷の結果とを1つの画像につなぎ合わせて表示することで、ユーザは、1つの画像を参照して第二配管920と溶接部930との境界全体の状況を把握することができる。この点で、ユーザは、第二配管920と溶接部930との境界全体の状況を容易かつ迅速に把握することができる。

0053

<第2の実施形態>
第2の実施形態では、第二アレイ120が、第二領域A12をタンデム法に加えてセクタスキャン法で超音波探傷する場合について説明する。これ以外の部分は、第1の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。
特に、第2の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成は、図1を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探傷の対象となる配管についても、図2を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。直線部用振動子111及びテーパ部用振動子121の配置も、図3を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探触子100の移動方向も図5を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。

0054

図8は、本発明の第2の実施形態に係る超音波探傷装置1が第二配管920と溶接部930との境界を超音波探傷する処理手順の例を示すフローチャートである。
図8のステップS201は、図7のステップS101と同様である。
ステップS202では、制御部290は、図7のステップS102での処理に加え、さらに、第二アレイ120がセクタスキャン法で超音波探傷を行う場合に、テーパ部用振動子121の各々が超音波を発信するタイミング及び強度を設定する。

0055

S211〜S212、S221〜S222は、それぞれ、図7のS111〜S112、S121〜S122と同様である。
ステップS222の後、制御部290は、第二アレイ120を制御してセクタスキャン法で第二領域A12(図3)の超音波探傷を行わせる(ステップS223)。具体的には、制御部290は、ステップS102で決定したタイミング及び強度にて、テーパ部用振動子121の各々に超音波を発信させる。

0056

そして、制御部290は、テーパ部用振動子121の各々が受信した超音波(第二領域A12からの反射波)を解析する(ステップS224)。
なお、制御部290が、ステップS223及びステップS224の処理を、ステップS221及びステップS222の処理よりも先に行うようにしてもよい。すなわち、第二アレイ120が、セクタスキャン法で第二領域A12を超音波探傷した後、タンデム法で第二領域A12を超音波探傷するようにしてもよい。

0057

次に、制御部290は、ステップS222での解析結果とステップS224での解析結果とを纏める。例えば、制御部290は、ステップS222での解析結果とステップS224での解析結果とを1つの画像に重ね合わせる。
ステップS212及びS225の後、ステップS231へ進む。ステップS231、S241、S251は、それぞれ、図7のステップS131、S141、S151と同様である。
ステップS241の後、ステップS211及びS221に戻る。
また、ステップS251の後、図8の処理を終了する。

0058

以上のように、第二アレイ120は、第二領域A12をタンデム法に加えてセクタスキャン法で超音波探傷する。
これにより、ユーザは、タンデム法とセクタスキャン法との2つの方法で探傷結果の評価を行うことができ、この点で評価の精度の向上が期待される。特に、損傷か境界エコーかの識別性が向上することが期待される。

0059

また、第二アレイ120が第二領域をセクタスキャン法で超音波探傷するときも、タンデム法で超音波探傷するときと同様、第二配管920の半径方向に広がる面内で溶接部と配管との境界の第二領域を走査することができる。従って、超音波探傷装置1では、超音波探触子100を第二配管920の周方向に移動させればよく、軸方向に移動させる必要は無い。この点で、超音波探傷装置1によれば、超音波探触子100を第二配管920の周方向及び軸方向に移動させて走査を行う場合よりも短時間で探傷を行うことができる。
また、第二アレイ120が第二領域をセクタスキャン法で超音波探傷するときも、タンデム法で超音波探傷するときと同様、超音波を溶接部と配管との境界に収束するようにビーム(超音波のビーム)を発信する。ビームにて発信する。超音波探触子100によれば、このように超音波を集束させる点で、微細な損傷も検知できることが期待される。すなわち、超音波探触子100によれば、超音波探傷を高精度に行うことができる。

0060

<第3の実施形態>
第3の実施形態では、第一アレイ110と第二アレイ120との角度が固定である場合について説明する。これ以外の部分は、第1の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。
特に、第3の実施形態に係る超音波探傷装置の機能構成は、図1を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探傷の対象となる配管についても、図2を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。超音波探触子100の移動方向も図5を参照して説明したのと同様であり、ここでは説明を省略する。

0061

また、制御部290が、図7を参照して説明した処理を行うようにしてもよいし、図8を参照して説明した処理を行うようにしてもよい。いずれの処理についても、ここでは説明を省略する。
なお、以下では、第一アレイ110と第二アレイ120とが直線状に接続されている場合を例に説明するが、第一アレイ110と第二アレイ120とが角度を付けて接続されていてもよい。

0062

図9は、本発明の第3の実施形態における直線部用振動子111及びテーパ部用振動子121の配置例を示す説明図である。同図に示す各部のうち、図3の各部に対応して同様の部分には、同一の符号(120、121−1〜121−64、910、920、921、922、930、A11、A12、F11)を付して説明を省略する。
図9では、第一アレイ110における直線部用振動子111の配置は図3の場合と同様であるが、第一アレイ110と第二アレイ120とが直線状に結合されている点で図3の場合と異なる。第一アレイ110と第二アレイ120との角度は固定である。

0063

また、第一アレイ110が直線部921の外周面上に設置されている点は図3の場合と同様であるが、第一アレイ110が直線部921の外周面に接していない点で図3の場合と異なる。さらに、第一アレイ110と直線部921との間にスペーサ150が設けられている点でも図3の場合と異なる。第3の実施形態では、超音波探触子100は、接続部140に代えてスペーサ150を備える。

0064

スペーサ150は、第二配管920と同じ素材で出来ており、直線部921の外周面、及び、第一アレイ110と接している。すなわち、スペーサ150により、第一アレイ110と直線部921との間の隙間が埋められている。これにより、第一アレイ110が超音波を発信した際に直線部921の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置1は、超音波探傷を高精度に行うことができる。
なお、第二アレイ120は、テーパ部922の外周面に接した状態で超音波探傷を行う。これにより、第二アレイ120が超音波を発信した際にテーパ部922の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置1は、超音波探傷を高精度に行うことができる。

0065

以上のように、第一アレイ110と第二アレイ120とは角度固定に接続されている。そして、スペーサ150は、第一アレイ110と直線部921の円筒外周面との隙間を埋める。
第一アレイ110と第二アレイ120とが角度固定に接続されるので、超音波探触子100は、第一アレイ110と第二アレイ120とを角度可変に接続する仕組みを備える必要がない。この点で、超音波探触子100の構造を簡単にすることができる。
また、ユーザは、第一アレイ110と直線部921の円筒外周面との隙間にスペーサ150を挿入するという簡単な処理で、第一アレイ110と直線部921の円筒外周面との隙間を埋めることができる。スペーサ150が、第一アレイ110と直線部921との間の隙間を埋めることで、第一アレイ110が超音波を発信した際に直線部921の外周面での反射が比較的少なくて済む。この点で、超音波探傷装置1は、超音波探傷を高精度に行うことができる。

0066

なお、制御部290の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

0067

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

0068

1超音波探傷装置
100 超音波探触子
110 第一アレイ
111直線部用振動子
120 第二アレイ
121、121−1〜121−64テーパ部用振動子
130移動機構
140 接続部
150スペーサ
200処理装置
210信号入出力部
220 表示部
230操作入力部
280 記憶部
290 制御部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社ナベルの「 検査装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】従来の検査装置と異なる新しい原理で検査対象を検査する検査装置を提供する。【解決手段】検査装置10は、打撃体1と、応力発光体2と、検出部31と、入射抑制部8とを備える。入射抑制部8は、検出部31... 詳細

  • 大成建設株式会社の「 配管の肉厚を計測するための計測装置および配管摩耗監視システム」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】配管の肉厚の計測作業を効率良く実施可能な技術を提供すること。【解決手段】円筒形状の配管に固定して、配管の肉厚を計測する計測装置であって、超音波探触子10、位置保持具20、および磁石30から構成... 詳細

  • 三菱日立パワーシステムズ株式会社の「 フィンチューブの検査装置および方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】フィンチューブの検査装置および方法において、フィンチューブの検査作業の効率化を図ると共に検査精度の向上を図る。【解決手段】フィンチューブ31における長手方向の端部に設けられて超音波を発信する発... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ