(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構造物に対して第２の構造物が所定の角度を成して溶接された溶接部を検査対象とする超音波探傷検査を行う超音波探傷装置において、
超音波を送受信する一組の超音波センサと、
前記第２の構造物に取り付けられた設置機構と、前記設置機構と連結され各前記超音波センサの発振面と、前記第１の構造物の表面との距離を一定に保ちながら前記一組の超音波センサを保持する保持機構と、前記設置機構を前記第２の構造物周りに回転させる回転機構と、前記設置機構、前記保持機構および前記回転機構を制御するコントローラとを有する支持装置と、を備え、
前記設置機構は、
前記第２の構造物をクランプするクランプ部材と、
前記クランプ部材に連結され、前記第２の構造物に対してほぼ直交する方向にアーム部材長さ方向を有し、前記クランプ部材に対して相対的に前記アーム部材長さ方向に移動するアーム部材と、
前記アーム部材に連結され、前記アーム部材に対してほぼ直交する方向にセンサ支持部材長さ方向を有し、前記アーム部材に対して相対的に前記センサ支持部材長さ方向に移動するセンサ支持部材と、を備え、
前記保持機構は、
前記センサ支持部材の前記第１の構造物表面側の一端側に連結され、各前記超音波センサを収容する保持筐体と、
各前記超音波センサの前記発振面と前記第１の構造物表面との距離を一定に保ちながら、前記第１の構造物と前記発振面とが平行になるように前記一組の超音波センサを移動させる移動部材と、を備え、
前記コントローラは、前記一組の超音波センサが前記第２の構造物から一定距離に位置するように前記設置機構を制御することを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
前記保持機構は、各前記超音波センサから発振される超音波ビームの方向に直交する軸周りに、前記超音波センサを回転させる角度調整機構をさらに備えた請求項１記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記センサ支持部材における前記センサ支持部材と前記アーム部材との連結部より前記第１の構造物の表面側に設けられ、前記センサ支持部材の長さ方向に付勢することにより、前記移動部材を前記第１の構造物の表面に接触させる弾性体をさらに備えた請求項１または２記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記回転機構を回転させながら前記超音波センサで前記超音波ビームを送受信し、得られた受信波形データから前記検査対象の表面形状を求め、前記検査対象の前記表面形状に基づいて前記検査対象の探傷に必要な超音波ビーム送信の遅延時間を演算する演算部をさらに備えた請求項２記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記一組の超音波センサは、多チャンネルフェーズドアレイプローブであり、
前記演算部は、前記一組の超音波センサの全チャンネル分のパルサレシーバを有し、１チャンネルずつ超音波ビームを発しながら前記一組の超音波センサの全チャンネルで反射した超音波ビームを受信することにより、前記表面形状を求めるための受信波形データを取得し、前記検査対象の３次元の前記表面形状を求める請求項４記載の超音波探傷装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記表面形状を求めるために得られた前記受信波形データを用いてオフラインで再構成することにより、前記検査対象の前記超音波探傷検査を行う請求項４または５記載の超音波探傷装置。
【請求項７】
第１の構造物に対して第２の構造物が所定の角度を成して溶接された溶接部を検査対象とする超音波探傷検査を行うために用いられる超音波ビームを送受信する一組の超音波センサを支持する超音波センサ支持装置において、
前記第２の構造物に連結された設置機構と、
前記設置機構と連結され各前記超音波センサの発振面と、前記第１の構造物の表面との距離を一定に保ちながら前記一組の超音波センサを保持する保持機構と、
前記設置機構を前記第２の構造物周りに回転させる回転機構と、前記設置機構、保持機構および前記回転機構を制御するコントローラとを有する支持装置と、を備え、
前記設置機構は、
前記第２の構造物をクランプするクランプ部材と、
前記クランプ部材に連結され、前記第２の構造物に対してほぼ直交する方向にアーム部材長さ方向を有し、前記クランプ部材に対して相対的に前記アーム部材長さ方向に移動するアーム部材と、
前記アーム部材に連結され、前記アーム部材に対してほぼ直交する方向にセンサ支持部材長さ方向を有し、前記アーム部材に対して相対的に前記センサ支持部材長さ方向に移動するセンサ支持部材と、を備え、
前記保持機構は、
前記センサ支持部材の前記第１の構造物表面側の一端側に連結され、各前記超音波センサを収容する保持筐体と、
各前記超音波センサの前記発振面と前記第１の構造物表面との距離を一定に保ちながら、前記第１の構造物と前記発振面とが平行になるように前記一組の超音波センサを移動させる移動部材と、を備え、
前記コントローラは、前記一組の超音波センサが前記第２の構造物から一定距離に位置するように前記設置機構を制御することを特徴とする超音波センサ支持装置。
【請求項８】
第１の構造物に対して第２の構造物が所定の角度を成して溶接された溶接部を検査対象とする超音波探傷方法において、
超音波ビームを送受信する一組の超音波センサと、前記第２の構造物に連結された設置機構と、前記設置機構と連結され各前記超音波センサの発振面と、前記第１の構造物の表面との距離を一定に保ちながら前記一組の超音波センサを保持する保持機構と、前記設置機構を前記第２の構造物周りに回転させる回転機構と、を準備するステップと、
前記一組の超音波センサが前記第２の構造物から一定距離に位置するように前記設置機構を制御するステップと、
前記回転機構を回転させながら前記超音波センサで前記超音波ビームを送受信するステップと、
前記超音波ビームの送受信により得られた受信波形データから前記検査対象の表面形状を求めるステップと、
前記検査対象の前記表面形状に基づいて前記検査対象の探傷に必要な超音波ビーム送信の遅延時間を演算するステップと、
前記遅延時間に基づいて前記検査対象の探傷検査を行う探傷ステップと、を備え、
前記設置機構は、
前記第２の構造物をクランプするクランプ部材と、
前記クランプ部材に連結され、前記第２の構造物に対してほぼ直交する方向にアーム部材長さ方向を有し、前記クランプ部材に対して相対的に前記アーム部材長さ方向に移動するアーム部材と、
前記アーム部材に連結され、前記アーム部材に対してほぼ直交する方向にセンサ支持部材長さ方向を有し、前記アーム部材に対して相対的に前記センサ支持部材長さ方向に移動するセンサ支持部材と、を備え、
前記保持機構は、
前記センサ支持部材の前記第１の構造物表面側の一端側に連結され、各前記超音波センサを収容する保持筐体と、
各前記超音波センサの前記発振面と前記第１の構造物表面との距離を一定に保ちながら、前記第１の構造物と前記発振面とが平行になるように前記一組の超音波センサを移動させる移動部材と、を備えたことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項９】
各前記超音波センサから発振される超音波ビームの方向に直交する軸周りに、前記超音波センサを回転させて、前記一組の超音波センサのうち一方の超音波センサを利用してパルスエコー探傷を行うステップを備えた請求項８記載の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の溶接部における欠陥を検査する超音波探傷装置、超音波センサ支持装置、および超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉などの構造物には、配管などの部材が溶接される箇所に溶接部が形成される。例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の原子炉容器は、溶接により取り付けられたＢＭＩ（Bottom Mounted Instrumentation）配管を炉底部の鏡板に有する。配管と炉底部との接続部には、溶接部が形成される。原子炉の老朽化が進むと、この溶接部にはクラックなどの欠陥が発生する恐れがある。欠陥が確認された場合、溶接による補修を必要とする可能性がある。
【０００３】
従来、この補修溶接部に対しては、目視試験（Visual Test、ＶＴ）、または渦流探傷試験（Eddy current Testing、ＥＣＴ）が有効な検査手法として用いられる。この補修溶接部は溶接事業者検査の対象になるため、超音波探傷試験（Ultrasonic Testing、ＵＴ）または放射線透過試験（Radiographic Testing、ＲＴ）を用いた体積検査が義務付けられる。補修溶接部においては、ＲＴによる検査は不可能なため、ＵＴによる検査が実施される。
【０００４】
例えば、特許文献１および２には、原子炉圧力容器の底部と構造物との溶接部における、超音波探触子が用いられた超音波探傷検査に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２８１９３号公報
【特許文献２】特開昭５７−１２５８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した、原子炉容器の鏡板と配管の溶接部や、母管と枝管との配管同士の溶接部においては、互いに直交する関係のみならず、互いに成す角が鋭角となる溶接部が発生し得る。このような、溶接部においてＵＴによる検査を実施しようとすると、構造的な接近限界により、探傷困難となる範囲が発生する可能性がある。
【０００７】
上記特許文献１および２の技術は、原子炉容器の鏡板と配管との溶接部に適用可能な超音波探傷技術に関する技術であるが、構造的な接近限界については考慮されていなかった。また、特許文献２の技術は、超音波の入射を配管側から行う技術である。このため、鏡板側の欠陥は検出できず、上記溶接部を探傷範囲とする超音波探傷には適用はできない。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、溶接部の構造によらずに超音波探傷を行うことができる超音波探傷装置、超音波センサ支持装置、および超音波探傷方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る超音波探傷装置は、上述した課題を解決するために、第１の構造物に対して第２の構造物が所定の角度を成して溶接された溶接部を検査対象とする超音波探傷検査を行う超音波探傷装置において、超音波ビームを送受信する一組の超音波センサと、前記第２の構造物に取り付けられた設置機構と、前記設置機構と連結され各前記超音波センサの発振面と、前記第１の構造物の表面との距離を一定に保ちながら前記一組の超音波センサを保持する保持機構と、前記設置機構を前記第２の構造物周りに回転させる回転機構と、前記設置機構、前記保持機構および前記回転機構を制御するコントローラとを有する支持装置と、を備え、前記設置機構は、前記第２の構造物をクランプするクランプ部材と、前記クランプ部材に連結され、前記第２の構造物に対してほぼ直交する方向にアーム部材長さ方向を有し、前記クランプ部材に対して相対的に前記アーム部材長さ方向に移動するアーム部材と、前記アーム部材に連結され、前記アーム部材に対してほぼ直交する方向にセンサ支持部材長さ方向を有し、前記アーム部材に対して相対的に前記センサ支持部材長さ方向に移動するセンサ支持部材と、を備え、前記保持機構は、前記センサ支持部材の前記第１の構造物表面側の一端側に連結され、各前記超音波センサを収容する保持筐体と、各前記超音波センサの前記発振面と前記第１の構造物表面との距離を一定に保ちながら、前記第１の構造物と前記発振面とが平行になるように前記一組の超音波センサを移動させる移動部材と、を備え、前記コントローラは、前記一組の超音波センサが前記第２の構造物から一定距離に位置するように前記設置機構を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る超音波センサ支持装置は、第１の構造物に対して第２の構造物が所定の角度を成して溶接された溶接部を検査対象とする超音波探傷検査を行うために用いられる超音波ビームを送受信する一組の超音波センサを支持する支持装置において、前記第２の構造物に連結された設置機構と、前記設置機構と連結され各前記超音波センサの発振面と、前記第１の構造物の表面との距離を一定に保ちながら前記一組の超音波センサを保持する保持機構と、前記設置機構を前記第２の構造物周りに回転させる回転機構と、前記設置機構、保持機構および前記回転機構を制御するコントローラとを有する支持装置と、を備え、前記設置機構は、前記第２の構造物をクランプするクランプ部材と、前記クランプ部材に連結され、前記第２の構造物に対してほぼ直交する方向にアーム部材長さ方向を有し、前記クランプ部材に対して相対的に前記アーム部材長さ方向に移動するアーム部材と、前記アーム部材に連結され、前記アーム部材に対してほぼ直交する方向にセンサ支持部材長さ方向を有し、前記アーム部材に対して相対的に前記センサ支持部材長さ方向に移動するセンサ支持部材と、を備え、前記保持機構は、前記センサ支持部材の前記第１の構造物表面側の一端側に連結され、各前記超音波センサを収容する保持筐体と、各前記超音波センサの前記発振面と前記第１の構造物表面との距離を一定に保ちながら、前記第１の構造物と前記発振面とが平行になるように前記一組の超音波センサを移動させる移動部材と、を備え、前記コントローラは、前記一組の超音波センサが前記第２の構造物から一定距離に位置するように前記設置機構を制御することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る超音波探傷方法は、第１の構造物に対して第２の構造物が所定の角度を成して溶接された溶接部を検査対象とする超音波探傷方法において、超音波ビームを送受信する一組の超音波センサと、前記第２の構造物に連結された設置機構と、前記設置機構と連結され各前記超音波センサの発振面と、前記第１の構造物の表面との距離を一定に保ちながら前記一組の超音波センサを保持する保持機構と、前記設置機構を前記第２の構造物周りに回転させる回転機構と、を準備するステップと、前記一組の超音波センサが前記第２の構造物から一定距離に位置するように前記設置機構を制御するステップと、前記回転機構を回転させながら前記超音波センサで前記超音波ビームを送受信するステップと、前記超音波ビームの送受信により得られた受信波形データから前記検査対象の表面形状を求めるステップと、前記検査対象の前記表面形状に基づいて前記検査対象の探傷に必要な超音波ビーム送信の遅延時間を演算するステップと、前記遅延時間に基づいて前記検査対象の探傷検査を行う探傷ステップと、を備え、前記設置機構は、前記第２の構造物をクランプするクランプ部材と、前記クランプ部材に連結され、前記第２の構造物に対してほぼ直交する方向にアーム部材長さ方向を有し、前記クランプ部材に対して相対的に前記アーム部材長さ方向に移動するアーム部材と、前記アーム部材に連結され、前記アーム部材に対してほぼ直交する方向にセンサ支持部材長さ方向を有し、前記アーム部材に対して相対的に前記センサ支持部材長さ方向に移動するセンサ支持部材と、を備え、前記保持機構は、前記センサ支持部材の前記第１の構造物表面側の一端側に連結され、各前記超音波センサを収容する保持筐体と、各前記超音波センサの前記発振面と前記第１の構造物表面との距離を一定に保ちながら、前記第１の構造物と前記発振面とが平行になるように前記一組の超音波センサを移動させる移動部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る超音波探傷装置、超音波センサ支持装置、および超音波探傷方法においては、溶接部の構造によらずに超音波探傷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における超音波探傷装置、および超音波センサ支持装置の一実施形態を示す構成図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、保持機構の拡大図。
【図３】（Ａ）は炉底部と配管との溶接部における探傷処理の様子を示す説明図、（Ｂ）は探傷困難部を示す図３（Ａ）の平面図。
【図４】本実施形態における超音波探傷装置により実施される超音波探傷処理を説明するフローチャート。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、炉底部に対して配管が非直交に溶接された箇所を検査対象とする超音波探傷装置の説明図。
【図６】検査対象に超音波を送受信する様子を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る超音波探傷装置、超音波センサ支持装置、および超音波探傷方法の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施形態においては、超音波探傷装置、超音波センサ支持装置、および超音波探傷方法を、ＰＷＲの原子炉容器の炉底部（第１の構造物）である下部鏡板と、この鏡板に所定の角度を成して溶接されたＢＭＩ配管（第２の構造物）との溶接部を検査対象とする超音波探傷検査を例に説明する。なお、本発明に係る超音波探傷装置、超音波センサ支持装置、および超音波探傷方法は、母管と枝管のような、配管同士の溶接部などのその他構造物同士の溶接部を検査対象とすることができる。
【００１５】
図１は、本実施形態における超音波探傷装置１、および超音波センサ支持装置１０の一実施形態を示す構成図である。
【００１６】
超音波探傷装置１は、超音波センサ１１および超音波センサ支持装置１０を有する。
【００１７】
超音波センサ１１は、圧電素子を有し、超音波ビームを送受信するためのセンサである。超音波センサ１１は、多チャンネルフェーズドアレイプローブであり、一方の超音波センサ１１が送信用の超音波センサ１１ａ、他方が受信用の超音波センサ１１ｂとして機能する。
【００１８】
超音波センサ支持装置（支持装置）１０は、設置機構１５、保持機構２５、回転機構２９、およびコントローラ３０を有する。
【００１９】
設置機構１５は、配管２に連結されることにより、検査対象上に設置される。保持機構２５は、設置機構１５と連結され、各超音波センサ１１の発振面１２と、炉底部表面３ａとの距離を一定に保ちながら炉底部表面３ａ上に超音波センサ１１を保持する。回転機構２９は、設置機構１５を配管２周りに回転させる。コントローラ３０は、設置機構１５、保持機構２５および回転機構２９を制御する。
【００２０】
設置機構１５は、クランプ部材１６、アーム部材１７、センサ支持部材１８を有する。
【００２１】
クランプ部材１６は、ＢＭＩ配管（配管）２の先端などの固定可能な箇所でクランプし、設置機構１５を配管２に固定する。アーム部材１７は、クランプ部材１６に連結され、配管２に対してほぼ直交する方向に長さ方向を有する部材である。アーム部材１７は、例えば油圧式のシリンダであり、クランプ部材１６に対して相対的に、アーム部材１７の長さ方向（左右方向）に移動する。アーム部材１７は、コントローラ３０の制御に従って移動する。
【００２２】
センサ支持部材１８は、アーム部材１７に連結された、アーム部材１７に対してほぼ直交する方向に長さ方向を有する部材である。センサ支持部材１８は、アーム部材１７に対してセンサ支持部材１８の長さ方向（図示上下方向）に移動する。また、センサ支持部材１８は、アーム部材１７との連結部１８ａより下方側であって原子炉容器の炉底部（炉底部）３の炉底部表面３ａ側にセンサ支持部材１８の長さ方向に付勢し、常にローラ２０（後述）を炉底部表面３ａに接触させるバネ１９（弾性体）を有する。このようなセンサ支持部材１８は、炉底部表面３ａの傾斜に応じて自在に、アーム部材１７に対して相対的に上下方向に移動する。
【００２３】
保持機構２５は、保持筐体２６と、角度調整アクチュエータ２７とを有する。ここで、図２（Ａ）〜（Ｃ）は、保持機構２５の拡大図である。
【００２４】
保持筐体２６は、設置機構１５のセンサ支持部材１８の下端部１８ｂ（炉底部表面３ａ側の一端）に連結され、超音波センサ１１を収容する。保持筐体２６は、ケース状のものであってもよいし、フレーム状のものであってもよい。保持筐体２６は、炉底部表面３ａと接するローラ２０（移動部材）を有する。図１に示すように、ローラ２０は、超音波センサ１１の発振面１２と炉底部表面３ａとの距離を一定に保ちながら、炉底部表面３ａと各発振面１２とが平行になるように超音波センサ１１を移動させる。角度調整アクチュエータ２７は、超音波センサ１１の発振面１２の角度を調整する。具体的には、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、角度調整アクチュエータ２７は、超音波センサ１１から発振される超音波ビームの方向に直交する軸周り（アーム部材１７およびセンサ支持部材１８に直交する軸周り、図示手前から奥方向の軸周り）に、超音波センサ１１を回転させる。図２（Ｂ）および（Ｃ）においては、角度調整アクチュエータ２７の回転方向を、矢印Ａで示す。
【００２５】
回転機構２９は、配管２の長さ方向を軸として配管２を中心に（配管２の軸周りに）アーム部材１７を３６０度回転させる。回転機構２９は、アーム部材１７の回転に伴い、保持機構２５および超音波センサ１１を回転させる。
【００２６】
コントローラ３０は、機構制御部３１と、センサ制御部３２と、演算部３３とを有する。
【００２７】
機構制御部３１は、設置機構１５、保持機構２５および回転機構２９の各機構を制御する。具体的には、機構制御部３１は、アーム部材１７の移動量、角度調整アクチュエータ２７および回転機構２９の回転方向や回転量などを制御する。また、機構制御部３１は、アーム部材１７の移動量を求めるため、センサ支持部材１８のアーム部材１７に対する相対的な移動量を検出する。センサ支持部材１８の移動量は、炉底部表面３ａの傾斜に伴い、バネ１９の付勢力が作用することにより変化する。機構制御部３１は、このセンサ支持部材１８の移動量に基づいて、２つの超音波センサ１１が常に配管２から一定距離に位置するように、アーム部材１７の移動量を求める。アーム部材１７の移動量は、センサ支持部材１８の移動量と超音波センサ１１の位置関係とから、決定することができる。
【００２８】
センサ制御部３２は、超音波センサ１１の各圧電素子の入出力信号（Ｉ／Ｏ信号）を制御する。具体的には、センサ制御部３２は、２つの超音波センサ１１の全チャンネル（ｃｈ）分のパルサレシーバを有する。センサ制御部３２は、例えば、１ｃｈずつ超音波ビームを発しながら２つの超音波センサ１１の全ｃｈで反射した超音波ビームを受信するように制御することができる。受信した超音波ビーム波形は、受信波形データとして演算部３３に記憶される。
【００２９】
演算部３３は、超音波探傷装置１が炉底部３と配管２との溶接部の検査を行うために必要な演算を行う。演算部３３は、受信波形データに基づいて、検査対象の２次元や３次元の表面形状を求める。また、演算部３３は、検査対象の表面形状に基づいて検査対象の探傷に必要な、超音波ビーム送信の遅延時間を演算する。
【００３０】
次に、本実施形態における超音波探傷装置１、および超音波センサ１１の支持装置１０の作用について説明する。
まず、従来の問題点について説明する。
【００３１】
図３（Ａ）は炉底部３と配管２との溶接部における探傷処理の様子を示す説明図であり、（Ｂ）は探傷困難部４を示す図３（Ａ）の平面図である。
【００３２】
図３（Ａ）に示すように、炉底部３と配管２との溶接部においては、互いに成す角が鋭角となる部分が発生し得る。このような溶接部において超音波探傷検査を実施しようとすると、超音波センサ１１の構造的な接近限界により、探傷困難となる範囲が発生してしまう。例えば、本来検査を行いたい箇所にビーム５を入射することができない可能性がある。よって、図３（Ｂ）に示すように、配管２周りの一定範囲、特に炉底部３と配管２との成す角が鋭角となる範囲は、探傷困難部４となってしまう。
【００３３】
これに対し、本実施形態における超音波探傷装置１は、支持装置１０を用いることにより、探傷困難部４であっても好適に探傷検査を行うことができる。以下、超音波探傷装置１および支持装置１０の作用を、フローチャートを用いて具体的に説明する。
【００３４】
図４は、本実施形態における超音波探傷装置１により実施される超音波探傷処理を説明するフローチャートである。
【００３５】
図５（Ａ）および（Ｂ）は、炉底部３に対して配管２が非直交に溶接された箇所を検査対象とする超音波探傷装置１の説明図である。
【００３６】
ステップＳ１において、超音波センサ１１を備えた支持装置１０が検査対象に設置される。具体的には、設置機構１５のクランプ部材１６が、配管２に取り付けられる。このとき、ローラ２０が炉底部表面３ａに接し、超音波センサ１１の発振面１２と炉底部表面３ａとの距離が一定となるように、クランプ部材１６は調整されて設置される。ローラ２０は、炉底部表面３ａ上を転がることにより移動超音波センサを移動可能である。保持機構２５は、センサ支持部材１８のバネ１９に付勢されて、炉底部表面３ａに押し付けられる。これにより、ローラ２０と超音波センサ１１の発振面１２との距離は常に一定となるよう、超音波センサ１１の高さが設定される。
【００３７】
また、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ支持部材１８は、炉底部３の傾き度合いによりアーム部材１７に対して上下方向に移動する。コントローラ３０の機構制御部３１は、センサ支持部材１８の移動量を検知し、超音波センサ１１ａ、１１ｂの中心が常に配管２（配管溶接部、目的の探傷部位）となるよう、アーム部材１７の移動量を制御する。
【００３８】
ステップＳ２において、超音波探傷装置１は、検査対象の表面形状を計測するために、超音波を送受信する。具体的には、コントローラ３０のセンサ制御部３２は、超音波センサ１１（送信用の超音波センサ１１ａ）から超音波ビームを送信するよう制御する。また、センサ制御部３２は、超音波センサ１１（受信用の超音波センサ１１ｂ）が炉底部表面３ａや溶接部から反射した超音波ビームを受信するよう制御する。
【００３９】
例えば、センサ制御部３２は、１ｃｈずつ超音波ビームを発しながら、２つの超音波センサ１１の全ｃｈで反射した超音波ビームを受信する。このとき、機構制御部３１は、回転機構２９を制御することにより、超音波センサ１１を１回転（３６０度回転）させる。回転に伴い、ローラ２０が接する炉底部表面３ａの傾斜も変化するため、設置機構１５は傾斜に伴い超音波センサ１１の位置を調整する。センサ制御部３２は、回転しながら超音波の送受信を全ｃｈで実施する。得られた超音波ビーム波形は、検査対象の表面形状を３次元的に表す信号である。この信号は、受信波形データとして演算部３３に記憶される。
【００４０】
ステップＳ３において、演算部３３は、受信波形データに基づいて、開口合成法を用いることにより検査対象（配管２の溶接部およびその近傍の炉底部表面３ａ）の３次元的な表面形状を算出する。
【００４１】
ステップＳ４において、演算部３３は、検査対象の表面形状に基づいて、超音波ビームを送信する際の遅延時間（超音波ビーム送信のタイミング）を算出する。遅延時間は、表面形状を考慮した上で、超音波ビームを所望の位置に収束させる値である。例えば、炉底部３における配管２の溶接部は、炉底部表面３ａから５〜２０ｍｍに欠陥が発生しやすく、超音波探傷時においてはこの深さにおける検査を要する。このため、演算部３３は、５〜２０ｍｍの位置に超音波ビームが収束するように（焦点となるよう）、遅延時間を算出する。遅延時間の算出方法は、公知の種々の技術を適用することができる。
【００４２】
ステップＳ５において、センサ制御部３２は、検査対象の探傷検査のために、超音波を送受信する。センサ制御部３２は、遅延時間算出ステップＳ４で算出された遅延時間を用いて超音波センサ１１から送信される超音波ビームのタイミングを制御する。
【００４３】
このとき、機構制御部３１は、角度調整アクチュエータ２７で超音波センサ１１の発振面１２の角度を調整することができる。これにより、探傷が困難な炉底部３と配管２とが成す角が鋭角であり、最も傾斜が厳しい領域（探傷困難部４）においても、超音波探傷装置１は、検査対象（炉底部３と配管２の境界部）に任意の屈折角の超音波ビームを入射可能な角度に超音波センサ１１を配置し、保持することができる。
【００４４】
ここで、図６は、検査対象に超音波ビームを送受信する様子を示す説明図である。図６（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。受信用の超音波センサ１１ａと、送信用の超音波センサ１１ｂとは、配管２を中心に等しい距離で配置される。また、超音波探傷装置１は、所望の焦点に超音波ビーム５が入射されるように、遅延時間や発振面１２の角度を決定することができる。このため、従来では探傷困難部４となる炉底部３と配管２とが成す角が鋭角となる部分であっても、確実に超音波ビーム５を入射することができ、また反射波を受信することができる。これにより、超音波探傷装置１は、探傷困難部４においても、所望の位置に正確に超音波ビームを伝搬させることができる。
【００４５】
本実施形態における超音波探傷装置１は、超音波センサ１１を配管２から等距離に、かつ配管２周りに回転可能に支持する支持装置１０を有するため、検査対象を制限することなく好適に探傷検査を行うことができる。
【００４６】
また、支持装置１０は、設置機構１５、保持機構２５、回転機構２９、およびこれらを制御するコントローラ３０を備えるため、超音波センサ１１を探傷検査に最適な位置に適宜移動させることができる。これにより、支持装置１０は、炉底部３に対する配管２の取り付け角度が変化する配管２に対しても、段取り替えを不要とし、連続して探傷をすることができる。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４８】
例えば、探傷検査のための送受信ステップＳ５は、表面形状計測のための送受信ステップＳ２で得られた受信波形データを用いてオフラインで再構成するステップに置き換えてもよい。演算部３３は、表面形状を計測するために取得した受信波形データを用いて、算出された遅延時間に基づいて受信波形データを信号処理することにより、検査対象の探傷結果を取得する。この場合、超音波探傷装置１は、探傷屈折角を変更してその都度改めて探傷する作業を行うことなく（オンラインでの作業を低減させて）、探傷結果を評価をすることができる。
【００４９】
また、超音波探傷装置１は、角度調整アクチュエータ２７で超音波センサ１１の発振面１２の角度を調節することにより、炉底部３（溶接部）の内部の欠陥のみならず、炉底部表面３ａに開口した亀裂欠陥を検出することもできる。具体的には、機構制御部３１は、超音波ビームの軸線が欠陥が発生しやすい溶接部内の深さ５〜２０ｍｍ位置で交差するように、角度調整アクチュエータ２７で超音波センサ１１を調整する。これにより、超音波探傷装置１は、炉底部表面３ａに開口している亀裂欠陥を効率よく検出することができる。
【００５０】
さらに、超音波探傷装置１は、角度調整アクチュエータ２７を利用し、１つの超音波センサ１１でパルスエコー探傷を行うこともできる。これにより、超音波探傷装置１は、溶接線に対して法線方向（放射方向）に進展する欠陥をも探傷することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  超音波探傷装置
２  ＢＭＩ配管（配管）
３  原子炉容器の炉底部
１０  超音波センサ支持装置（支持装置）
１１、１１ａ、１１ｂ  超音波センサ
１５  設置機構
１６  クランプ部材
１７  アーム部材
１８  センサ支持部材
１９  弾性体
２５  保持機構
２６  保持筐体
２７  角度調整アクチュエータ
２９  回転機構
３０  コントローラ
３１  機構制御部
３２  センサ制御部
３３  演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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