(57)【要約】【課題】探傷中でも探傷センサの密着状態をオンライン確認可能なセンサ押付治具、更には、それを使用したセンサ密着確認方法と探傷方法を提供する。【解決手段】渦電流探傷又は超音波探傷により検査対象の内部を探傷する探傷センサの検査面を、検査対象の被検査面上に押し付け、被検査面上で走査可能に密着させるセンサ押付治具は、ジンバルと、ジンバルの回転を可能にする２つのスプリングと、探傷センサをその内部に固定するセンサ固定部と、センサ固定部の下部において、探傷センサの進行方向に対向して配置されて取り付けられたた２つ以上の接地確認用部品とから構成されて、かつ、接地確認用部品の内部に、探傷センサの検出面が当該検査対象の被検査面上に接地していることを確認可能な接地センサを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦電流探傷又は超音波探傷により検査対象の内部を探傷する探傷センサの検査面を、当該検査対象の被検査面上に押し付け、当該被検査面上で走査可能に密着させるセンサ押付治具であって、
当該探傷センサの進行方向に対して直交する方向に回転軸を有するジンバルと、
前記ジンバルの回転を可能にする２つのスプリングと、
前記探傷センサをその内部に固定するセンサ固定部と、
前記センサ固定部の下部において、前記探傷センサの進行方向に対向して配置されて取り付けられたた２つ以上の接地確認用部品とから構成されており、かつ、
前記接地確認用部品の内部に、当該探傷センサの検出面が当該検査対象の被検査面上に接地していることを確認可能な接地センサを備えたことを特徴とするセンサ押付治具。
【請求項２】
前記請求項１に記載したセンサ押付治具において、前記探傷センサの接地を確認できる接地センサは、圧電素子、プランジャ、トルクセンサ渦電流探傷用コイルの少なくとも何れか一つにより構成されていることを特徴とするセンサ押付治具。
【請求項３】
前記請求項１に記載したセンサ押付治具において、前記センサ固定部は、前記探傷センサの検査面を前記検査対象の被検査面に押し付けて密着させるため、その上方から荷重をかける際、当該センサ固定部の下部に取り付けられた前記接地確認用部品により、当該探傷センサにかかる荷重を制限する構造であることを特徴とするセンサ押付治具。
【請求項４】
前記請求項１〜３の何れか一項に記載したセンサ押付治具により保持された前記探傷センサの検査面が、検査対象の被検査面へ密着していることを確認するセンサ密着確認方法であって、
前記探傷センサによる探傷動作中において、前記センサ押付治具を構成する、前記探傷センサの検査面への密着を確認するための前記接地センサからの出力により、前記探傷センサの検査面が前記検査対象の被検査面へ密着していることを確認することを特徴とするセンサ密着確認方法。
【請求項５】
前記請求項１〜３の何れか一項に記載したセンサ押付治具により保持された前記探傷センサを検査対象の被検査面上に走査して当該検査対象内部の傷を検出する探傷方法であって、
予め、前記探傷センサが実際の探傷時に通過すべき経路を決定し、その後、
前記予め決定された経路に沿って、前記探傷センサを走査させることにより、前記検査対象内部の探傷を実行することを特徴とする探傷方法。
【請求項６】
前記請求項５に記載した探傷方法において、前記探傷前における探傷時の通過経路の決定を、前記センサ押さえ治具により前記探傷センサの検査面が当該検査対象の被検査面に密着した状態で、前記探傷センサの密着状態の確認作業を実施しながら実行し、その後の探傷時においても、前記センサ押さえ治具により前記探傷センサの検査面が当該検査対象の被検査面に密着した状態で、前記探傷センサの密着状態の確認作業を実施しながら探傷を実行することを特徴とする探傷方法。
【請求項７】
前記請求項６に記載した探傷方法において、前記探傷センサの密着状態の確認作業を、前記接地センサからの出力信号により行うと共に、その結果を、当該接地センサからの出力信号の時間と同期した前記探傷センサからの出力によって確認することを特徴とする探傷方法。
【請求項８】
前記請求項６に記載した探傷方法において、前記接地センサからの出力信号により、前記探傷センサの浮きを含む現象を検知し、その結果を、前記探傷センサからの出力に同期させることによって、前記接地センサからの出力信号により得られた情報の裏付けとして使用することを特徴とする探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントの炉内構造物において、渦電流探傷や超音波探傷（所謂、直接接触法）など、その検査面を検査対象の被検査面に密着させる必要があるセンサに関し、特に、かかるセンサの密着の確認が可能な押付け治具、更には、それを使用したセンサ密着確認方法と探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサの検査面が検査対象の被検査面へ密着していることを確認するための方法として、特に、渦電流探傷では、センサと被検査面との間の距離と、当該距離に応じて発生する電磁気信号の大きさ（リフトオフ信号）との間の相関関係を用いる方法が、また、超音波探傷（直接接触法）では、超音波を検査面に入射させてその反射エコーを用いる方法が既に知られている。
【０００３】
近年における原子炉内の検査は、２次元の押出し形状溶接部（シュラウドサポート、CRDハウジング等）や、更には、場所によっては３次元的に形状が異なる炉内貫通溶接部（CRDスタブチューブ、ICMハウジング等）にもその検査対象が拡張されており、そのため、複雑な形状溶接部をも含めた検査手法の確立が求められている。
【０００４】
このような課題に対し、特に、渦電流探傷では、例えば、以下の特許文献１により知られるように、センサを被検査面に密着させる方法として、弾性材を利用することによりセンサをその上から押圧し、もって、センサの検査面と検査対象の被検査面との間の密着性を確保する方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2008-298478号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、渦電流探傷や超音波探傷（直接接触法）では、センサの検査面が、検査対象の被検査面から離れることにより、センサの探傷感度が低下することから、当該センサの検査面を検査対象の被検査面に密着させることは、勿論、重要であるが、しかしながら、上述した従来技術では、探傷中において、常に、センサの検査面が対象の被検査面に密着していることを確認・保証することはできない。
【０００７】
そこで、本発明では、上述した従来技術における課題、即ち、複雑な形状を含めた溶接部を検査対象とする渦電流探傷や超音波探傷（直接接触法）において、探傷中にセンサが検査面から浮き上がり、又は、センサの検査面と被検査面との距離が非常に微小であり、当該センサの検査面が非検査対象の被検査面に密着しているかどうかを確認・保証することができないという課題を解決するものであり、より具体的には、探傷動作中において、探傷センサの密着状態をオンラインで確認することが可能なセンサ押付治具を提供し、更には、それを使用したセンサ密着確認方法と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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、まず、渦電流探傷又は超音波探傷により検査対象の内部を探傷する探傷センサの検査面を、当該検査対象の被検査面上に押し付け、当該被検査面上で走査可能に密着させるセンサ押付治具であって、当該探傷センサの進行方向に対して直交する方向に回転軸を有するジンバルと、前記ジンバルの回転を可能にする２つのスプリングと、前記探傷センサをその内部に固定するセンサ固定部と、前記センサ固定部の下部において、前記探傷センサの進行方向に対向して配置されて取り付けられたた２つ以上の接地確認用部品とから構成されており、かつ、前記接地確認用部品の内部に、当該探傷センサの検出面が当該検査対象の被検査面上に接地していることを確認可能な接地センサを備えたセンサ押付治具が提供される。
【０００９】
なお、本発明によれば、前記に記載したセンサ押付治具において、前記探傷センサの接地を確認できる接地センサは、圧電素子、プランジャ、トルクセンサ渦電流探傷用コイルの少なくとも何れか一つにより構成されていることが好ましく、又は、前記センサ固定部は、前記探傷センサの検査面を前記検査対象の被検査面に押し付けて密着させるため、その上方から荷重をかける際、当該センサ固定部の下部に取り付けられた前記接地確認用部品により、当該探傷センサにかかる荷重を制限する構造であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するため、前記に記載したセンサ押付治具により保持された前記探傷センサの検査面が、検査対象の被検査面へ密着していることを確認するセンサ密着確認方法であって、前記探傷センサによる探傷動作中において、前記センサ押付治具を構成する、前記探傷センサの検査面への密着を確認するための前記接地センサからの出力により、前記探傷センサの検査面が前記検査対象の被検査面へ密着しているセンサ密着確認方法が提供される。
【００１１】
加えて、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するため、前記に記載したセンサ押付治具により保持された前記探傷センサを検査対象の被検査面上に走査して当該検査対象内部の傷を検出する探傷方法であって、予め、前記探傷センサが実際の探傷時に通過すべき経路を決定し、その後、前記予め決定された経路に沿って、前記探傷センサを走査させることにより、前記検査対象内部の探傷を実行する探傷方法が提供される。
【００１２】
なお、上記に記載した探傷方法において、前記探傷前における探傷時の通過経路の決定を、前記センサ押さえ治具により前記探傷センサの検査面が当該検査対象の被検査面に密着した状態で、前記探傷センサの密着状態の確認作業を実施しながら実行し、その後の探傷時においても、前記センサ押さえ治具により前記探傷センサの検査面が当該検査対象の被検査面に密着した状態で、前記探傷センサの密着状態の確認作業を実施しながら探傷を実行することが好ましく、更に、前記探傷センサの密着状態の確認作業を、前記接地センサからの出力信号により行うと共に、その結果を、当該接地センサからの出力信号の時間と同期した前記探傷センサからの出力によって確認することが好ましい。又は、前記に記載した探傷方法において、前記接地センサからの出力信号により、前記探傷センサの浮きを含む現象を検知し、その結果を、前記探傷センサからの出力に同期させることによって、前記接地センサからの出力信号により得られた情報の裏付けとして使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によれば、探傷動作中においても探傷センサの密着状態をオンラインで確認することが可能なセンサ押付治具を提供することが出来ると共に、更には、かかるセンサ押付治具を使用することにより、探傷センサ浮き上がりを確実に検知することが可能な、検査の信頼性を向上することが可能な優れたセンサ密着確認方法と共に、更には、信頼性の高い探傷方法をも実現することが可能となるという実用的にも極めて優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態になるセンサ押付治具の全体構造を示す図である。
【図２】上記センサ押付治具を構成する接地確認用部品の内部詳細を示す図である。
【図３】探傷時における、上記センサ押付治具の種々の状態について説明する図である。
【図４】上記センサ押付治具を使用して原子力発電プラントの炉内構造物の探傷検査について説明する図である。
【図５】上述したセンサ押付治具を使用した原子力発電プラントの炉内構造物の探傷における処理の詳細について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態の詳細について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１６】
最初に、添付の図１を用いて、本発明の一実施形態になるセンサ押付治具の構造について説明する。なお、本例では、当該センサ押付治具が適用されるセンサとして、渦電流探傷センサ２０６を採用する場合について説明する。また、この図１において、図１（ａ）は、渦電流探傷センサ２０６が取り付けられた状態のセンサ押付治具の正面図を、図１（ｂ）は、その側面図を、そして、図１（ｃ）は、その底面図を、それぞれ、示している。
【００１７】
これらの図からも明らかなように、センサ押さえ治具は、以下に説明する探傷センサの進行方向に対して直交する方向に回転軸を有するジンバル２０１、ジンバルの回転を可能にする２つのスプリング２０２、その断面を略「コ」の字に形成されたセンサ固定部２０３、積層板ばね２０８、そして、センサ固定部の両側部の底面に取り付けられた接地確認用部品２０４から構成される。
【００１８】
このセンサ押さえ治具は、ここでは図示しないマニピュレータ等により、上から加えられる力２１０を用いて、センサである、即ち、複数の渦電流探傷コイル２０５と電気的配線基盤とから構成される渦電流探傷センサ２０６を、検査対象の被検査面に押し付ける。また、上方から加えられる力からこれら複数の渦電流探傷コイル２０５を保護するため、前記センサ固定部２０３は、その中央部を凹に、即ち、その断面を「コ」の字に形成し、もって、探傷センサの検査面を検査対象の被検査面に押し付けて密着させるため、その上方から荷重をかけた際、当該センサ固定部２０３の下部に取り付けられた前記接地確認用部品２０４により、当該探傷センサにかかる荷重を制限する構造となっており、更には、上述したセンサ押付け治具の積層板ばね２０８と渦電流探傷センサ２０６との間には、例えば、スポンジ等からなる、外形略長方形の弾性部材２０７が挿入されている。なお、この弾性部材２０７には、図からも明らかなように、複数の穴が形成されており、各穴に上記複数の渦電流探傷コイル２０５が挿入されて取り付けられており、その結果、その下面により、センサの検査面を形成する構成となっている。
【００１９】
また、上述したように、センサ固定部の両側部の底面に取り付けられた接地確認用部品２０４には、添付の図２に示すように、センサの進行方向（図に矢印で示す）に対向する位置に取り付けられると共に、その内部には力（又は、接地）センサ２０９を内蔵している。なお、これらの力（接地）センサ２０９としては、例えば、圧電素子、プランジャ、トルクセンサ、渦電流探傷用コイル等、所謂、接触センサを利用するが可能であり、これら力センサ２０９からの検出信号によって、上記渦電流探傷センサ２０６の密着状態を確認することが出来るものである。
【００２０】
より具体的に、探傷時におけるセンサ押さえ治具の状態に着目すると、例えば、被検査面が、マニピュレータ等により上から加えられる力２１０が被検査面に対してほぼ直交している場合（図３（ａ））、又は、ジンバル２０１によって調整可能な斜度を持つ斜面の場合（図３（ｂ））には、上方からの押付け力２１０が加わると、センサ押さえ治具の２つの接地確認用部品２０４が被検査面に密着し、これらの力センサ２０９から出力が得られる。
【００２１】
その一方、被検査面が、ジンバル２０１で調整できない程度の斜度を持つ斜面の場合（図３（ｃ））には、センサである複数の渦電流探傷コイル２０５の検査面（即ち、複数の渦電流探傷コイル２０５が取り付けられた弾性部材２０７の底面）が、探傷中に、その片側が被検査面から浮き上がってしまう。そのため、片方の力センサ２０９からは、検出出力が得られない。
【００２２】
このように、本発明になるセンサ押さえ治具によれば、被検査面に対して対向する適切な方向から押付け力が働かなければ、上述した２つの接地確認用部品２０４は被検査面に密着しないため、これら２つの力センサ２０９からの出力が得られないこととなる。これに対し、これら２つの接地確認用部品２０４が被検査面に接触していれば、少なくとも、それらの間に挟まれて位置する渦電流探傷センサ２０６の中心付近は、被検査面に対して密着しているものと言える。
【００２３】
次に、上記に詳細構成を説明したセンサ押さえ治具を利用して、渦電流探傷センサ２０６の密着状態の確認を行う方法（センサ密着確認方法）と共に、当該渦電流探傷センサ２０６による検査方法について、以下に説明する。
【００２４】
ここでは、渦電流探傷における本発明の実施形態及び検査状況を説明する。添付の図４に示すように、原子炉内において、管材３０１と原子炉の炉底３０２との複雑形状溶接部３０３を検査対象として、上述した本発明になるセンサ押さえ治具を用い、渦電流探傷を実施する場合について説明する。
【００２５】
なお、溶接部３０３の曲率は、場所によって大きく異なるが、図４（a）は、溶接部３０３の曲率が比較的大きい場所付近の渦電流探傷センサ２０６の動きを示しており、同図（b）は、溶接部３０３の曲率が比較的小さい場所付近の渦電流探傷センサ２０６の動きを示している。
【００２６】
これらの図において、検査治具３０４は、検査治具胴体部３０５を備えており、そして、当該胴体部３０５の外周面には、溶接部３０３の傾斜に合わせた溝３０７が形成されている（彫ってある）。そして、検査治具３０４を構成する薄平板３０８を円周方向に回転させることによって、ピン３０６が溝３０７に沿って移動することから、上記薄平板３０８から下方に伸びて取り付けられたマニピュレータのアーム先端に取り付けられた渦電流探傷センサ２０６は、溶接部３０３の形状に沿って、上下方向、及び、円周方向の動きをする。また、２方向のジンバル２０１（上記図２を参照）を調整することにより、渦電流探傷センサ２０６の方向、特に、本例では、その長さ方向が、常に、溶接線の周方向に対してほぼ直交するようにして、探傷することが可能となる。
【００２７】
なお、上述した検査治具３０４の内部には、例えば、エアシリンダ３０９が内蔵されており、圧搾空気の力によって上記検査治具３０４の自重を支える構造となっているため、渦電流探傷センサ２０６は、図４（ａ）示す最上部に存在状態から、図４（ｂ）に示す最下部へ移動し、又は、逆に、図４（ｂ）示す最下部から図４（ｂ）の最下部へ移動しながら、探傷が可能な構造となっている。
【００２８】
次に、上述した渦電流探傷による検査方法の詳細について、添付の図５に示すフローチャートを参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００２９】
検査が開始すると、まず、探傷前のキャリブレーション（基準となる探傷感度等の設定）を実施し（ステップＳ１０１）、その後、検査装置（マニピュレータ等を含む）をオペフロから原子炉内にインストールし（ステップＳ１０２）、被検査面にセンサを接近させる。
【００３０】
次に、探傷前の操作として、実際の探傷を模擬しながらマニピュレータ等２１０を操作し、もって、マニピュレータ等２１０の先端に取り付けたセンサの動作軌道を確認・検証する操作、即ち、ティーチングを実施する（ステップＳ１０３）。なお、このティーチングでは、上述したセンサ押さえ治具によるセンサの押出し方向や押出し量を調整しながら、被検査面に対するセンサの密着状態を確認する（ステップＳ１０４）。なお、この時、もしもセンサが被検査面に密着していないと判断された場合には（図の「いいえ」）、センサの押付け方向や押付け量を修正し（ステップＳ１０５）、その後、再度、上記ステップＳ１０４へ戻って、被検査面に対するセンサの密着状態を確認する。
【００３１】
一方、上記ステップＳ１０４において、センサが被検査面に密着していると判断されると（図の「はい」）、更に、上述したティーチングが、一度の走査で要求される走査計画範囲の全てを網羅しているか否かを検証する（ステップＳ１０６）。その結果、不足している場合には、網羅されていない範囲へ移動して上記ティーチングを行って走査範囲を広げ（ステップＳ１０７）、再度、上記ステップＳ１０４へ戻り、上述した処理を繰り返す。
【００３２】
これに対し、上記ステップＳ１０６において、ティーチングが一度の走査で要求される走査計画範囲の全てを網羅している（図の「はい」）と判断されると、マニピュレータ等２１０に対して、探傷時と同様の動作スキャニングを覚え込ませて、センサ中心の走査面座標を決定する（ステップＳ１０８）。その後、探傷を実行する（ステップＳ１０９）。
【００３３】
なお、上述したティーチングにおいて、特に、上記ステップＳ１０４における判断、即ち、センサが検査面に密着しているか否かの判定は、上述した本発明になるセンサ押さえ治具によれば、その２つの接地確認用部品２０４に設けられた力（接地）センサ２０９からの出力信号を利用することにより、容易に、かつ、確実に実行することが出来ることは、当業者であれば明らかであろう。なお、これら力センサ２０９からの出力信号は、例えば、オンラインでモニター上に出力させることによれば、探傷中においても、センサ密着状態を容易に確認することができる。
【００３４】
その後、上記ティーチング１０３で決定した動作スキャニングで探傷を実施する（ステップＳ１０９）。
【００３５】
この探傷（ステップＳ１０９）においても、上記ステップＳ１０４と同様、被検査面に対するセンサの密着状態を確認する（ステップＳ１１０）。その結果、当該探傷の期間、常に、センサが被検査面に密着していると判断された場合は（図の「はい」）、当該探傷においては、センサの密着状態や動作スキャニング等に問題が無く、走査計画範囲の探傷を終了したものと判断され、その後、検査装置のアンインストールを行う（ステップＳ１１２）。
【００３６】
なお、上記ステップＳ１１０において、センサが被検査面に密着していないと判断された場合には（図の「いいえ」）、上記ステップＳ１０５と同様に、センサの押付け方向や押付け量を修正し（ステップＳ１１１）、その後、再度、上記ステップＳ１０４へ戻り、以後の処理を繰り返す。
【００３７】
この探傷においても、上記ステップＳ１０４における判断、即ち、センサが被検査面に密着しているか否かの判定は、やはり、上述した本発明になるセンサ押さえ治具によれば、その２つの接地確認用部品２０４に設けられた力（接地）センサ１０９からの出力信号を利用することにより、容易に、かつ、確実に実行することが出来る。
【００３８】
そして、上記ステップＳ１１２において検査装置のアンインストールを行った後には、探傷後のキャリブレーション（ステップＳ１１３）。即ち、この探傷後のキャリブレーションでは、探傷後のキャリブレーションの値が、探傷前のキャリブレーション値に比較して、大きな違いがないか否かを確認する。その結果、探傷後のキャリブレーションに問題があれば（探傷後のキャリブレーションの値が大きくずれている（図の「いいえ」）場合）、上述した探傷前キャリブレーションＳ１０１からやり直す。特に、問題がなければ（探傷後のキャリブレーションの値が大きくずれていない（図の「はい」）場合）、検査を終了する（ステップＳ１１５）。
【００３９】
上述したように、本発明になるセンサ押付治具、及び、センサ密着確認方法とその検査方法では、センサ押さえ治具に取り付けられた２つの接地確認用部品２０４内に設けられた力（接地）センサ２０９の出力は、上述したように、モニター上にオンラインで表示する。このことによって、探傷中のセンサ密着状態を確認することが出来るが、更に、これら力センサ２０９からの出力を保存することも可能である。
【００４０】
また、これら力（接地）センサ２０９の出力結果を、上述した渦電流探傷センサ２０６からの検出結果と比較することによれば、渦電流探傷センサ２０６が検査面に密着していなかった事実についての、更なる確認ともなり得る。例えば、渦電流探傷センサ２０６による探傷検出の結果におけるセンサの浮き（リフトオフ）に起因する信号（検出信号の振幅の低下）が発生している箇所において、当該力（接地）センサ２０９からの出力が存在していない場合には、渦電流探傷センサ２０６が検査面に密着していなかったことがより明らかとなろう。又は、探知センサに浮き上がりが発生し、しかしながら、被検査面との間の距離が非常に微小であることから、密着しているか否かの判断が困難な場合においても、力（接地）センサ２０９の出力結果を上述した渦電流探傷センサ２０６からの検出結果とを、同期させて比較することによれば、探傷センサの浮き上がりをより確実に検知することが可能となる。
【００４１】
以上のように、本発明になるセンサ押付治具によれば、２つ以上の接地確認用部品に挟まれる探傷センサは、検査対象である溶接部の形状に関わらず、その検査面を検査対象の被検査面に密着させることが出来、また、その接地確認用部品の内部には、接地状態を確認できる接地センサを配置し、その信号出力を表示するモニター等によって、探傷動作中におも、探知センサの密着状態をオンラインで確認することができる。そして、かかるセンサ押付治具を使用したセンサ密着確認方法によれば、探傷センサの浮き上がりを確実に検知することが出来、更には、これを使用することにより、検査の信頼性を向上することが可能な優れた探傷方法を達成することが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
２０１…ジンバル、２０２…スプリング、２０３…センサ固定部、２０４…接地確認用部品、２０５…渦電流探傷コイル、２０６…渦電流探傷センサ、２０７…弾性材、２０８…積層板ばね、２０９…力（接地）センサ、２１０…マニピュレータ、３０１…管材、３０２…原子炉炉底、３０３…溶接部、３０４…検査治具、３０５…検査治具胴体部、３０６…ピン、３０７…溝、３０８…薄平板、３０９…エアシリンダ。
【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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