(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧形状をなす配管の表面である被検査面に対向配置される本体ブロックと、
該本体ブロックの前部及び後部に設けられ、被検査面に接して前記本体ブロックを被検査面に対向配置すると共に走行可能にするローラと、
前記本体ブロックに被検査面に対して進退可能に設けられ、被検査面に対して超音波を発振すると共に、その反射波を受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子を被検査面に対して被検査面に向かう付勢力を付加する付勢手段と、
前記本体ブロックに設けられた回転軸（２６ａ）を介して、一端側が前記本体ブロックに回動可能に連結された第１のアーム（２６）と、
前記第１のアームが連結される回転軸よりも前記被検査面側に位置する前記本体ブロックに設けられた回転軸（２８ａ）を介して、一端側が前記本体ブロックに回動可能に連結されるとともに、前記第１のアームに設けられた回転軸（２８ａ）を介して、他端側が前記第１のアームに回動可能に連結された第２のアーム（２８）と、
前記第１のアームの一端側に装着される前記本体ブロックの走行距離を検出するための位置検出センサーと、を備え、
前記位置検出センサーの検出値から前記本体ブロックの位置を検出可能に構成したことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
前記位置検出センサーを前記被検査面に接触させる方向に付勢するための付勢手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
円弧形状をなす配管の表面である被検査面に対向配置される本体ブロックと、
該本体ブロックの前部及び後部に設けられ、被検査面に接して前記本体ブロックを被検査面に対向配置すると共に走行可能にする一対のローラ（１４、１６）と、
前記本体ブロックに被検査面に対して進退可能に設けられ、被検査面に対して超音波を発振すると共に、その反射波を受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子を被検査面に対して被検査面に向かう付勢力を付加する付勢手段と、
前記本体ブロックの前部に設けられた回転軸（３０ａ）を介して、一端側が前記本体ブロックに回動可能に連結された前側アーム（３０）と、
前記本体ブロックの後部に設けられた回転軸（３２ａ）を介して、一端側が前記本体ブロックに回動可能に連結された後側アーム（３２）と、
前記前側アームを前記被検査面に接触させる方向に付勢するための付勢手段（３４）と、
前記後側アームを前記被検査面に接触させる方向に付勢するための付勢手段（３６）と、を備え、
前記一対のローラの一方（１４）は、前記前側アーム（３０）の他端側に回転可能に装着され、
前記一対のローラの他方（１６）は、前記後側アーム（３２）の他端側に回転可能に装着されるとともに、
前記超音波探触子、前記一対のローラの一方（１４）、および前記一対のローラの他方（１６）は、ともに前記配管の表面における同じ半周側に位置するように構成されていることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項４】
被検査面を構成する被検査体が磁性材料で構成され、前記ローラが磁力発生機能を有することを特徴とする請求項１又は３に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
被検査面が円弧形状をなす配管の表面であり、請求項１に記載の超音波検査装置を用いて前記配管の欠陥又は減肉状態を検査する方法において、
前記超音波検査装置を前記配管の表面に載置し配管の周方向に移動させて検査する工程を、配管の軸方向位置を変えて複数回行う検査工程と、
前記検査工程で得られた検査情報のうち配管の特定周方向の検査情報を繋ぎ合わせ、該特定周方向における軸方向の検査情報を求める検査情報加工工程とからなることを特徴とする超音波検査装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの蒸発管のように密集して配置された配管の検査に好適な手動式の簡易な超音波検査装置及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に示すように、ボイラの管寄せ（ヘッダー）１００に管台１０２が溶接部ｗを介して接続されている。管台１０２の付け根部の内面には、管台内部を流れる蒸気の加速流によって腐食が起り、減肉部ｒが発生する。そのため、超音波を利用した検査装置を用いて、肉厚計測を行っている。図７は、超音波検査装置を用いた管台付け根部の検査結果を表示装置に表示した一例を示す。図７から、管台の内面に局部的に減肉部ｒが発生していることがわかる。
【０００３】
図８は、超音波探触子１０４により、管台の周方向に定点計測を行う場合（図８では９０°間隔で４か所）を示している。しかし、この検査方法では、最大損傷位置を特定できないという問題がある。そのため、最大損傷位置を特定するためには、配管全周に亘る検査が必要になる。
【０００４】
特許文献１には、配管の欠陥を検出する超音波探傷装置が開示されている。この装置は、配管の外表面に周方向に着脱可能に取り付けられた周回リング案内部と、該周回リング案内部に沿って移動する周回リングと、該周回リングに設けられ、配管の長手方向に延設されたアームと、該アームに沿って移動する探触子移動部と、該探触子移動部に設けられた超音波探触子とで構成されている。
【０００５】
この装置では、周回リングを周回リング案内部に沿って配管の周方向に移動させ、かつ探触子移動部をアームに沿って配管の長手方向へ移動できる。そのため、探触子を配管表面の全域に移動させることができるので、定点計測とならず、配管の周方向全域を計測できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１８１１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ボイラの管寄せには多数の管台が密集した状態で接続されているため、管台の付け根部周辺には、作業員が余裕をもって検査する十分なスペースはない。そのため、作業員が超音波探触子を持って行う手動による検査では、配管表面に探触子を安定して位置決めし、走査させることは容易ではない。そのため、不安定な状態で検査せざるを得ず、精度良い検査結果を得るのは容易ではない。
【０００８】
特許文献１に開示された超音波検査装置は、周回リングや探触子移動部を駆動するための複数の駆動装置を必要とする大掛かりな装置であるため、大口径管の検査には適しているが、ボイラ管台のように、狭いスペースに多数配置された小口径の管群の検査には不向きである。また、検査対象となる配管の外表面に逐一周回リング案内部を取り付ける必要があるため、周回リング案内部の取付け取外しに時間がかかる。そのため、多数の管群の検査には、膨大な時間がかかるという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、小型かつ軽量で狭いスペースでも取扱いが容易であり、検査時間を短縮可能でかつ高精度な検査が可能な超音波検査装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明の超音波検査装置は、本体ブロックの前部及び後部にローラが設けられ、これらローラが被検査面に接することで本体ブロックが被検査面に対向配置され、かつ走行可能になる。本体ブロックには、被検査面に対して超音波を発振し、かつその反射波を受信して被検査体の損傷や欠陥を検出する超音波探触子が設けられている。こうして、作業員が検査装置をローラが被検査面に接するように配置し、検査装置を移動させるだけで、本体ブロックを被検査面に対して安定配置でき、検査が可能になる。そのため、操作が容易であると共に、定点計測とならず、連続した計測が可能であるので、最大損傷部位を特定できる。
【００１１】
この超音波探触子は、本体ブロックに対して進退可能に設けられると共に、付勢手段によって被検査面に向かう付勢力が付加される。そのため、被検査面が平面又は曲面を問わず、超音波探触子を被検査面に密着できるので、超音波探触子の検査性能を常に良好に維持できる。
【００１２】
本発明の検査装置は、本体ブロックにローラと超音波探触子とを取り付けただけの構成であるので、小型軽量化が可能になり、そのため、狭いスペースでも検査が可能になる。また、特許文献１のように、本体ブロックを周回させるためのガイドを取り付ける必要がなく、該ガイドの取付け取外し時間を要しない。そのため、検査時間を短縮できる。
【００１３】
本発明において、本体ブロックの走行距離を検出する位置検出センサーを備えており、該位置検出センサーの検出値から本体ブロックの位置を検出可能にするとよい。これによって、被検査面の検査位置と検査結果とをリンクさせた情報を得ることができる。そのため、被検査面の欠陥の位置を正確に把握できる。
【００１４】
本発明において、ローラは、本体ブロックに被検査面に向けて進退する方向に回動可能に軸支されたアームに装着されているとよい。これによって、ローラと超音波探触子との相対位置を自由に調整できるので、検査可能な被検査面の形状の自由度をさらに広げることができる。即ち、被検査面が平面又は曲面であるを問わず、任意の曲率半径をもつ曲面に対しても、超音波探触子を常に被検査面に密着させておくことができる。なお、さらに好ましくは、アームを被検査面に付勢する付勢力を付加する付勢手段を設けるとよい。これによって、ローラを常に被検査面に接近した位置に配置させておくことができる。
【００１５】
本発明において、被検査面を構成する被検査体が磁性材料で構成され、ローラが磁力発生機能を有するとよい。これによって、被検査体が磁性材料で構成されているとき、ローラが被検査面に磁力で吸着されるので、本体ブロックを被検査面に安定保持できる。そのため、本体ブロックの操作を容易にできる。
【００１６】
また、本発明の超音波検査装置の検査方法は、被検査面が円弧形状をなす配管の表面であり、本発明の超音波検査装置が前記位置検出センサーを備えているとき、被検査面の欠陥又は減肉状態を検査する方法である。本発明方法は、超音波検査装置を配管の周方向に走行させて検査する工程を、配管の軸方向位置を変えて複数回行う検査工程と、この検査工程で得られた検査情報のうち配管の特定周方向の検査情報を繋ぎ合わせ、該特定周方向における配管軸方向の検査情報を求める検査情報加工工程とからなる。これによって、配管の特定周方向における配管軸方向の欠陥又は減肉の分布を把握できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の超音波検査装置によれば、小型軽量化が可能で、狭いスペースでの操作が容易であると共に、定点計測とならず最大損傷部位を特定できる。また、検査時間を短縮できるので、狭いスペースに配置された多数の管群の検査でも短時間で行うことができる。また、被検査面の形状に制約されず、超音波探触子を被検査面に密着できるので、高い検査性能を維持できる。
【００１８】
本発明の検査方法によれば、位置検出センサーにより超音波検査装置の位置を検出し、配管の特定周方向で軸方向が異なる複数の検査結果を繋ぎ合わせることで、特定周方向における配管軸方向の検査情報を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波検査装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る超音波検査装置の正面図である。
【図３】第１実施形態に係る超音波検査装置を用いたボイラ管台の検査状況を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態で得られた検査結果の画面を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る超音波検査装置を示す模式図である。
【図６】ボルト管台の減肉状況を示す断面図である。
【図７】ボイラ管台の超音波検査結果の画面を示す模式図である。
【図８】図６中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２１】
（実施形態１）
本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１及び図２において、本実施形態の超音波検査装置１０Ａは、ボイラの管寄せ１００に接続された管台１０２の付け根部の内面に生じる減肉状況を検査するために用いられる。超音波検査装置１０Ａは本体ブロック１２を備えている。そのため、本体ブロック１２の下面１２ａは、管台表面の円弧状の被検査面と類似した曲面を有している。
【００２２】
本体ブロック１２の移動方向前後部位に、ローラ１４及び１６が回動可能に設けられている。ローラ１４及び１６の軸１４ａ及び１６ａは、本体ブロック１２に対して、移動方向と直交方向に配置されている。ローラ１４、１６は、軸１４ａ、１６ａを中心に回動可能に軸支されている。管台１０２は、炭素鋼等の鋼管で構成され、磁性体である。一方、ローラ１４、１６は永久磁石で構成されている。そのため、作業員Ｐが超音波検査装置１０Ａを管台１０２の外表面に載置したとき、ローラ１４、１６と管台１０２との間に吸着力が発生する。従って、作業員は超音波検査装置１０Ａを管台外表面に安定保持でき、その操作が容易になる。
【００２３】
本体ブロック１２の中央に、移動ブロック１８が本体ブロック１２に対して上下に摺動可能に設けられている。即ち、本体ブロック１２の中央に上下方向に凹溝１２ｂが設けられ、移動ブロック１８と一体の摺動部１８ａが凹溝１２ｂに摺動可能に嵌合している。移動ブロック１８の下部に二振動子探触子２０が装着されている。二振動子探触子２０は、超音波の発振部と受信部とが分割された探触子であり、受信部が発振部から発振される送信パルスの影響を受けないため、管台１０２の肉厚を高精度で計測できる。
【００２４】
移動ブロック１８はコイルバネ２２を介して本体ブロック１２に装着され、移動ブロック１８は、コイルバネ２２から下方へ指向するバネ力を受けている。従って、コイルバネ２２のバネ力によって、管台１０２の口径や外表面の曲率の大小にかかわらず、二振動子探触子２０を常に管台１０２の外表面に密着させることができる。
【００２５】
本体ブロック１２の後部には、エンコーダ２４が設けられている。第１のアーム２６が軸２６ａを介して本体ブロック１２に回動可能に設けられ、第１のアーム２６の先端にエンコーダ２４が装着されている。また、第１のアーム２６と本体ブロック１２との間に第２のアーム２８が軸２８ａを介して回動可能に架設されている。第２のアーム２８によって、エンコーダ２４が管台１０２に接近した位置に保持される。
【００２６】
かかる構成の超音波検査装置１０Ａを作業員Ｐが管寄せ１００まで運び、図３に示すように、管台１０２の付け根部に載置する。このとき、ローラ１４、１６を管台１０２の外表面に接触させ、該ローラの軸方向が管台１０２の軸方向と一致するように管台１０２の外表面に載置する。次に、作業員Ｐが超音波検査装置１０Ａを管台１０２の周方向ａに移動させながら、探触子２０から超音波を発振して管台１０２の減肉状況を検査する。二振動子探触子２０にはケーブル３８が接続されており、二振動子探触子２０も検出信号は、ケーブル３８を介して信号処理装置４０に送られる。
【００２７】
本体ブロック１２の移動時、作業員Ｐはエンコーダ２４が管台１０２の外表面に接触するように、第１のアーム２６を押えておく。これによって、エンコーダ２４で本体ブロック１２の位置を検出できる。エンコーダ２４の検出信号もケーブル３８を介して信号処理装置４０に送られる。これらの操作で、管台内面の周方向の減肉状況を検査でき、信号処理装置４０の表示部に、図７に示すような検査結果を表示させることができる。
【００２８】
次に、超音波検査装置１０Ａを用いて、管台付け根部内面の軸方向の減肉状況を検査する方法を説明する。作業員Ｐは、超音波検査装置１０Ａを管台１０２の周方向へ移動させて計測する操作を、管台１０２の軸方向位置を変えて複数回行う。次に、エンコーダ２４によって得られる超音波検査装置１０Ａの周方向位置のうち特定周方向における検査情報を選択する。選択した特定周方向の検査情報を繋ぎ合わせ、図４に示すグラフを作成し、信号処理装置４０の表示部に表示する。この検査方法で、特定周方向における管台１０２の軸方向の減肉状況分布を検出でき、減肉部ｒを把握できる。
【００２９】
本実施形態によれば、ローラ１４、１６を下側に向けて本体ブロック１２を管台表面に載置し、作業員Ｐは超音波検査装置１０Ａを移動させるだけで検査を行うことができる。そのため、操作が容易であり、定点計測とならず、管台１０２の減肉状況を周方向の連続面で検出できる。従って、最大減肉部位を見逃すことなく特定できる。また、二振動子探触子２０は本体ブロック１２に対して管台１０２に進退可能に設けられ、かつコイルバネ２２で管台１０２に向かってバネ力が付勢されているので、管台１０２の外表面の曲率が変わっても、常に管台表面に密着させることができる。そのため、常に検出性能を高く維持できる。
【００３０】
また、超音波検査装置１０Ａは、本体ブロック１２に、ローラ１４、１６、二振動子探触子２０及びエンコーダ２４等を設けた簡素な構成をしているので、小型軽量化でき、そのため、多数の管台１０２が密集して設けられた狭いスペースでも操作でき、かつ取扱いが容易である。また、超音波検査装置１０Ａを管台表面で移動させるためのガイド等を取り付ける必要がないので、検査時間を短縮でき、多数配置された管台１０２の検査でもそれほど多くの時間を要しない。
【００３１】
また、エンコーダ２４を備え、エンコーダ２４から超音波検査装置１０Ａの位置情報を得ることができるので、検査位置と検査結果とをリンクさせた情報を得ることができる。従って、減肉部ｒの性格な位置を特定できる。また、ローラ１４、１６を永久磁石で構成しているので、ローラ１４、１６と磁性体からなる管台１０２との間に吸着力を発生できる。そのため、超音波検査装置１０Ａを管台表面に安定保持できる。
【００３２】
さらに、前述のように、管台１０２の軸方向位置を変えて複数回行うことで、特定周方向における管台１０２の軸方向の減肉状況を検出できる。
【００３３】
なお、本実施形態において、エンコーダ２４を管台表面に接触させる付勢手段を設けるようにしてもよい。これによって、作業員が手でエンコーダ２４を管台表面へ押えておく必要がなくなる。例えば、第２のアーム２８をコイルバネで構成し、エンコーダ２４を管台表面側で付勢するバネ力を付加するようにする。また、ローラ１４、１６は、弾力性をもつゴム製タイヤなどで構成してもよい。
【００３４】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態の超音波検査装置１０Ｂを模式的に示す図である。本体ブロック１２の前部及び後部に、アーム３０及び３２が設けられている。アーム３０は、軸３０ａを介して矢印ｃ方向に回動可能に本体ブロック１２に取り付けられている。軸３０ａの周囲にスプリング３４が設けられ、スプリング３４のバネ力によって、アーム３０は管台１０２側に向かうバネ力が付勢されている。
【００３５】
アーム３２は、軸３２ａを介して矢印ｄ方向に回動可能に本体ブロック１２に取り付けられている。軸３２ａの周囲にスプリング３６が設けられ、スプリング３６のバネ力によって、アーム３２は管台１０２側へ向かうバネ力が付勢されている。アーム３０の先端にローラ１４が回動可能に装着され、アーム３２の先端にローラ１６が回動可能に装着されている。
【００３６】
その他の構成は第１実施形態の超音波検査装置１０Ａと同一である。即ち、二振動子探触子２０は、コイルバネ２２を介して管台１０２に対して進退可能に本体ブロック１２に取り付けられている。コイルバネ２２のバネ力は、探触子２０を管台１０２に向かう方向へ付勢している。第１実施形態と同様に、エンコーダ２４（図示省略）も本体ブロック１２に装着されている。
【００３７】
本実施形態では、ローラ１４、１６がアーム３０、３２に装着され、管台１０２に対し接近又は離隔する方向に移動可能であるので、第１実施形態よりさらに広範囲な口径又は曲率半径の管台１０２に対して、二振動子探触子２０を密着させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、小型かつ軽量で狭いスペースでも取扱いが容易であり、検査時間を短縮可能でかつ高精度な検査が可能な超音波検査装置を実現できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０Ａ、１０Ｂ                超音波検査装置
１２                          本体ブロック
１２ａ                      下面
１２ｂ                      凹溝
１４、１６                    ローラ
１４ａ、１６ａ、２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａ    軸
１８                          移動ブロック
１８ａ                      摺動部
２０                          二振動子探触子
２２                          コイルバネ
２４                          エンコーダ
２６                          第１のアーム
２８                          第２のアーム
３０，３２                    アーム
３４，３６                    スプリング
３８                          ケーブル
４０                          信号処理装置
１００                        管寄せ
１０２                        管台
１０４                        超音波探触子
Ｐ                            作業員
ｒ                            減肉部
ｗ                            溶接部
【図１】
0005649599.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005649599.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005649599.tif 000007
【図７】
0005649599.tif 000008
【図８】
0005649599.tif 000009