(57)【要約】 【課題】  水槽内の水質が悪化し、水中にごみや気泡等が存在する場合等にも、探傷精度を良好に維持する。【解決手段】  全体もしくは一部を水槽内の水中に浸漬した物体３に、超音波６を入射させて非接触的に探傷する方法である。前記超音波６の伝播経路に清潔な水Ｗ1を噴出させることで、この噴出水により前記伝播経路中の水槽水を排除し、水槽水と隔離しつつ前記物体３に超音波６を入射させる。【効果】  高い信頼性を持って超音波探傷を行うことができる。また、水槽全体の探傷水の交換頻度を減少でき、作業効率の向上が図れる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体もしくは一部を水槽内の水中に浸漬した物体に、超音波を入射させて非接触的に探傷する方法において、
前記超音波の伝播経路に清潔な水を噴出させることで、この噴出水により前記伝播経路中の水槽水を排除し、水槽水と隔離しつつ前記物体に超音波を入射させることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
前記清潔な水の温度を、水槽水の温度と同じ温度にして噴出させることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷方法。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波探傷方法を実施する装置であって、
探傷する物体の全体もしくは一部を水中に浸漬することが可能な水槽と、
この水槽内の水中に全体もしくは一部を浸漬した前記物体に向けて超音波を放射する超音波センサーと、
この超音波センサーを基端側に配置した筒状のノズルを備え、
前記ノズルには、前記超音波センサーの振動面よりも基端側からノズル内に清潔な水を噴出させる水路を設けたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項４】
前記ノズルは、内面側に超音波吸収層を介在させた多層構造を有することを特徴とする請求項３に記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記ノズルは、先端形状を、内周側が尖った鋭角状に形成したことを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波探傷装置。
【請求項６】
前記ノズルの外周に、補助外筒を設けたことを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の超音波探傷装置。
【請求項７】
前記ノズルへの供給水配管系の途中に、供給水の温度を水槽内の水温と同じ温度にする熱交換器を介在させたことを特徴とする請求項２に記載の方法を実施する請求項３〜６の何れかに記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して非接触的に物体内部の欠陥を探傷する方法、および、その装置に関し、さらに詳細には、水を伝播媒体として用いる水浸式超音波探傷において、伝播媒体中に存在するごみや気泡などの水質不良による誤検出や感度低下を防止可能な超音波探傷方法、および、その超音波探傷方法を実施する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触的に配置した超音波センサーを用いて丸棒・角棒・板・パイプ等の内部に存在する欠陥を探傷する方法は公知である。この際、超音波センサーは、物体表面の１箇所に固定して探傷するだけでなく、検査の自動化のため、あるいは、収集データの信頼性向上のために、超音波センサーを連続的に移動させて、物体に重大な影響を与える内部欠陥を診断することも行われている。
【０００３】
ところで、超音波は、その伝播経路に空気層が存在した場合にはその空気層で反射し、ほとんど通過しなくなるため、通常、探傷しようとする物体の表面にグリースや機械油を塗布し、超音波振動子をこれに押し付けた状態で空気を排除して、物体内部への超音波の入射を行っている。
【０００４】
しかしながら、このような接触方式は、物体表面の１箇所に固定した超音波センサーによって得られる反射波形から物体内部全てを診断できる場合には何ら問題は生じないが、超音波センサーを走査しながら探傷する場合には、採用することができない。
【０００５】
これに対し、超音波センサーと物体の表面とを一定間隔に保った状態で、これら超音波センサーと物体の全体もしくは一部を水槽内の水に浸し、この水槽内の水を伝播媒体とする探傷方法も知られている。この非接触方式では、超音波センサーを移動もしくは物体を螺旋状に回転させることにより、検査の自動化、あるいは、収集データの信頼性向上を図ることが行われている。
【特許文献１】実開平５−４０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような非接触方式では、物体の欠陥探傷を行う場合に、伝播媒体である水中においてごみや気泡等からの超音波反射があってはならない。すなわち、図６に示したように、水１中にごみや気泡等２が存在すると、図７に示した探傷Ａスコープのように、物体３の表面で反射した後にごみや気泡等２で超音波６が反射した場合、この反射エコーＧ’が検査範囲内に現れ、物質３内に存在する欠陥と誤判断することになるからである。なお、図７中のＴは送信パルス、Ｓは表面エコー、Ｂは底面エコー、Ｇはごみや気泡等２で直接反射した反射エコーを示す。
【０００７】
また、水温の変化によって発生する音波の屈折も有害である。
このように、水を伝播媒体とする超音波探傷では、良好な水質を維持しなければならないことになるが、そのためには、形状や長さの異なる物体にも適用が可能な大きな水槽を使用したものほど水質の管理が困難となり、内部欠陥と誤判断するなどの問題が発生する。
【０００８】
供給水に含まれる気泡または物体や水槽に付着したごみなどによって内部欠陥と誤判断した場合には、再検査等を実施しなければならなくなり、探傷能率が著しく低下する。従って、特に大きな水槽内に物体を水没させて超音波探傷を行う場合には、実用上の観点から、水槽内の水質が変化しても、伝播経路内には影響がない良質な水質を維持できる技術が要望されている。
【０００９】
また、非接触方式では、前記特許文献１にも記載されているように、図８に示したような、ノズル４を使用することが良く行われている。しかしながら、ノズル４を使用した場合、ノズル４の４ａ，４ｂで示した部分において発生する反射エコーＮａ，Ｎｂが、図９に示した探傷Ａスコープのように、検査範囲内に現れるという問題もある。なお、図８中の５ａは超音波探触子５の振動子である。
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、水を伝播媒体として非接触的に超音波探傷する際に、水槽内の水質が悪化した場合等には、伝播媒体である水中においてごみや気泡等によって超音波反射が影響を受け、探傷精度が悪くなるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者は、水を伝播媒体として超音波探傷を行う場合に、探傷に影響を及ぼす有害な水質の水中においても、正常な超音波探傷が行える方法について鋭意研究を重ねた結果、超音波の伝播経路を水槽に満たされた水から遮断し、探傷に悪影響を与えない清潔な水の伝播経路を形成して、水槽内の水中に浮遊する探傷に有害な物質を、探傷に影響しない清潔な水で排除することにより、その目的を達成し得ることを見出し、以下の本発明を成立させた。
【００１２】
本発明の超音波探傷方法は、
超音波の伝播経路を水槽に満たされた水から遮断し、探傷に影響を及ぼす有害な水質の水中においても、正常な超音波探傷が行えるようにするため、
全体もしくは一部を水槽内の水中に浸漬した物体に、超音波を入射させて非接触的に探傷する方法において、
前記超音波の伝播経路に清潔な水を噴出させることで、この噴出水により前記伝播経路中の水槽水を排除し、水槽水と隔離しつつ前記物体に超音波を入射させることを最も主要な特徴としている。
【００１３】
前記本発明の超音波探傷方法において、前記清潔な水の温度を、水槽水の温度と同じ温度にして噴出させれば、探傷に有害な超音波の屈折をも排除することができるようになる。
【００１４】
また、本発明の超音波探傷装置は、
前記本発明の超音波探傷方法を実施するために、
探傷する物体の全体もしくは一部を水中に浸漬することが可能な水槽と、
この水槽内の水中に全体もしくは一部を浸漬した前記物体に向けて超音波を放射する超音波センサーと、
この超音波センサーを基端側に配置した筒状のノズルを備え、
前記ノズルには、前記超音波センサーの振動面よりも基端側からノズル内に清潔な水を噴出させる水路を設けたことを最も主要な特徴としている。
【００１５】
前記本発明の超音波探傷装置において、前記ノズルが、内面側に超音波吸収層を介在させた多層構造を有した構造とすれば、探傷に悪影響を及ぼすノズル内面からの反射波を除去することができる。また、先端形状を、内周側が尖った鋭角状に形成した場合には、探傷に悪影響を及ぼすノズル先端部からの反射波を除去することができる。
【００１６】
また、前記本発明の超音波探傷装置において、前記ノズルの外周に、補助外筒を設けた場合には、超音波伝播経路であるノズル内への有害な水質の水の侵入をより効果的に抑制することができるようになる。
【００１７】
また、前記本発明の超音波探傷装置において、前記ノズルへの供給水配管系の途中に、供給水の温度を水槽内の水温と同じ温度とする熱交換器を介在させた場合には、前述の本発明方法を実施することができるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、超音波の伝播媒体として、清潔な水を使用し、探傷に有害な水槽内の水の侵入を防止することにより、高い信頼性を持って超音波探傷を行うことができる。また、水槽全体の探傷水の交換頻度を減少でき、作業効率の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図５を用いて説明する。
図１は本発明の超音波探傷装置の一例の要部を断面して示す側面図、図２は図１のノズルの先端部を断面して示した図、図３は本発明の超音波探傷装置の給水部の一例を説明する図、図４及び図５は本発明の効果を説明する図である。
【００２０】
図１において、１１は探傷する物体３の表面に超音波６を放射する超音波センサーであり、筒状のノズル１２の中央部基端側に取り付けられ、その振動面１１ａが物体３の表面３ａと対向するようになっている。
【００２１】
そして、本発明では、ノズル１２における前記振動面１１ａよりもさらに基端側から、ノズル１２内に超音波６の伝播媒体である清潔な水Ｗ1を噴出させるべく、水路１２ａを設けている。
【００２２】
本例では、この水路１２ａは、給水口１２ｂに連結した貯水部１２ｃから２本の水路１２ａａ，１２ａｂを分岐し、一方の水路１２ａａはノズル１２の先端に向けてたとえば螺旋状に噴射させて、超音波センサー１１の周囲に回り込むようになす一方、他方の水路１２ａｂは水平方向に噴射させてノズル１２内部の基端側奥端部に空気溜が形成されるのを防止するようにしている。
【００２３】
前記２本の水路１２ａａ，１２ａｂからノズル１２内に噴射された清潔な水Ｗ1は、ノズル１２内に充満して超音波６の伝播媒体としての役目を果たしつつ、ノズル１２の先端と物体３の表面３ａとの０．５〜１．０ｍｍの微小な隙間から水槽（図示せず）内に噴出し、探傷に有害な水槽内の水Ｗ2がノズル１２内に侵入するのを防止する。
【００２４】
図１に示した例では、ノズル１２の外周に、たとえば柔軟性を有するシリコンで形成した補助外筒１３を、ノズル１２と同様、物体３の表面３ａと０．５〜１．０ｍｍの隙間を存して配置し、前記有害な水Ｗ2のノズル１２への侵入の一次防止の役割を果たすようにしたものを示している。
【００２５】
また、図１に示した例では、図２の拡大図に示すように、ノズル１２をその内周側から、たとえばアクリル樹脂などの超音波透過層１２ｄ、コルクなどの超音波吸収層１２ｅ、ステンレス鋼などのガイド層１２ｆの３層構造と成し、ノズル１２の内面からの有害な超音波反射を除去するようにしたものを示している。さらに、ノズル１２の先端形状を、内周側が尖った鋭角状に形成することで、ノズル１２の先端からの、探傷に有害な超音波の反射を除去するものを示している。
【００２６】
図３は前記のノズル１２の給水口１２ｂに清潔な水Ｗ1を供給する給水部の例を示したものである。このうち、（ａ）図に示した例は、ポンプ１４によって汲み上げた水槽内の水Ｗ2を、１００〜１０μのフィルター１５で清潔な水Ｗ1に浄化した後に、ノズル１２の給水口１２ｂに送るものを示している。この場合、給水口１２ｂに送られる清潔な水Ｗ1の温度は、水槽内の水Ｗ2の温度と同じであることは言うまでもない。
【００２７】
また、（ｂ）図に示した例は、外部からの清潔な水（たとえば水道水）Ｗ1を、水槽内の水Ｗ2内に沈めた熱交換器１６に供給して水槽内の水Ｗ2の温度と同じ温度とした後に、ノズル１２の給水口１２ｂに送るものを示している。
【００２８】
これらのように、水槽内の水Ｗ2と同じ温度の清潔な水Ｗ1を、ノズル１２の給水口１２ｂに送るようにした場合には、超音波６に有害な水温の変化を効果的に抑制することができる。
【００２９】
ちなみに、前述の本発明の超音波探傷装置を用い、超音波の伝播経路に清潔な水Ｗ1を噴出させることで、この噴出水により水槽内の水Ｗ2と隔離しつつ物体３に超音波６を入射させて探傷した場合には、図４に示したように、超音波の伝播経路にはごみや気泡などが存在せず、図５の探傷Ａスコープに示したように、その検査範囲内にも、有害なエコーは発生しなかった。
【００３０】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。たとえば、図３ではノズル１２を３層に形成し、最内面には超音波透過層１２ｄを配したものを示したが、この超音波透過層１２ｄは必ずしも必要なものではない等である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上の本発明は、形状や長さの異なる物体にも適用が可能な大きな水槽を備えた水浸式超音波探傷に限らず、略同じ形状や長さの物体を対象とする水浸式超音波探傷にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の超音波探傷装置の一例の要部を断面して示す側面図である。
【図２】図１のノズルの先端部を断面して示した図である。
【図３】本発明の超音波探傷装置の給水部の一例を説明する図である。
【図４】本発明の効果を説明する図である。
【図５】図４の場合の探傷Ａスコープを示した図である。
【図６】超音波伝播経路の途中にごみや気泡等が存在した場合の問題を説明する図である。
【図７】図６の場合の探傷Ａスコープを示した図である。
【図８】一般的なノズルを説明する図である。
【図９】図８のノズルを使用した場合の探傷Ａスコープを示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
３    物体
３ａ    表面
６    超音波
１１    超音波センサー
１２    ノズル
１２ａ    水路
１２ｅ    超音波吸収層
１３    補助外筒
１６    熱交換器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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