(57)【要約】【課題】少ない構成部品でコンパクトに且つ軽量に構成でき、しかも狭隘な場所に存在する配管溶接部を高い精度で効率よく検査できる超音波探傷装置の提供。【構成】超音波探触子を装着した本体２と、本体２を配管５の外周面に沿って移動可能に支持する支持体６と、本体２を配管５の外周面に沿って手動で移動操作する操作ハンドル７を備え、前記支持体６は可撓性の支持バンド１４と、その支持バンド１４の配管接触側に沿って配列した複数のローラ体１５を有する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突合せ溶接した配管溶接部５ａを超音波で探傷する装置において、
本体２と、本体２に設けた超音波探触子３（４）と、本体２を配管５の外周面に沿って移動可能に支持する支持体６と、本体２を配管５の外周面に沿って手動で移動操作する操作ハンドル７を備え、
前記支持体６は可撓性の支持バンド１４と、その支持バンド１４の配管接触側に沿って配列した複数のローラ体１５を有すことを特徴とする配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項２】
請求項１において、前記複数のローラ体１５は互いに着脱自在に連結して配列され、配管５の口径に合わせてその配列個数を調整可能としたことを特徴とする配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
支持バンド１４は接触面に多数の小さい係止鉤１４ｂとそれに係止可能な多数の小さいループ状の被係止体１４ｃを二次元的に設けたファスナーによって構成したことを特徴とする配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記本体２にその移動量を検出する移動量検出手段８を設け、前記超音波探触子３（４）および該移動量検出手段８の出力から配管溶接部５ａに沿った溶接データを演算する演算手段２０を設けたことを特徴とする配管溶接部の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は突合せ溶接した配管溶接部を超音波で探傷する装置に関し、特にその配管溶接部が狭隘な場所に存在する場合においても、正確な溶接検査を効率よく実施できる手動移動式の超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々のプラントや施設では多数の配管が敷設される。敷設される配管には大口径から小口径まであり、その肉厚も流体圧により種々のものが使用される。さらに配管は通常一定長で大量生産され、敷設路の長さに応じて複数本の配管を接続する。配管の接続にはネジ接続、フランジ接続、溶接接続などがあるが、接続部からの流体漏洩が安全上問題となる重要配管等には溶接接続を行うことが多い。
【０００３】
一般に、比較的小口径で重要な配管の接続には突合せ溶接が行われる。突合せ溶接は溶接すべき２つの配管の端面を突合せ、その突合せ部分に沿って溶接装置で溶接するものである。配管溶接部は完全に溶け込んだ溶融状態で溶接されていないと、強度が低下したり漏洩の原因になる。そこで溶接後に配管溶接部の性状検査が実施されるが、この検査は超音波探傷装置で行うことが多い。
【０００４】
従来の超音波探傷装置には手動式と自動式がある。手動式の超音波探傷装置は、超音波探触子とその出力信号を画像表示する表示部をケーブルで接続して構成され、その超音波探触子を手で持ち配管溶接部に沿って移動しながら検査するものである。一方、自動式の超音波探傷装置は、超音波探触子を装着した本体と、その本体を配管溶接部に支持する支持装置と、本体を配管の外周面に沿って走行する走行装置と、本体を配管の軸方向に沿って移動して溶接部に対する位置合わせを行う横移動装置などを備えている。この自動式超音波探傷装置はその支持装置を配管にセットし、検査開始操作により配管溶接部を３６０度自動的に走行し、その溶接性状を自動的に検査するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前者の手動式の超音波探傷装置と比較すると、後者の自動式の超音波探傷装置は超音波探触子を正確に配管溶接部に当接して検査できるので、より高精度の検査ができる。また走行装置で配管溶接部に沿って自動走行させるので、検査時間が短縮され検査効率が良いという利点がある。
【０００６】
しかし自動式の超音波探傷装置は、走行装置や横移動装置などを備え、それらを支持する本体も大型になるので、装置寸法および装置重量が大きくなる上にコストも高い。また大きな装置寸法が大きくなるので配管溶接部が狭隘な場所に存在する場合には使用できないという問題がある。そこで本発明は自動式の超音波探傷装置のような高精度の検査性能を維持しつつ、狭隘な場所に存在する配管溶接部も効率よく検査できるコンパクトで軽量な超音波探傷装置の提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、突合せ溶接した配管溶接部を超音波で探傷する装置であり、本体と、本体に設けた超音波探触子と、本体を配管の外周面に沿って移動可能に支持する支持体と、本体を配管の外周面に沿って手動で移動操作する操作ハンドルを備えている。そして前記支持体は可撓性の支持バンドと、その支持バンドの配管接触側に沿って配列した複数のローラ体を有すことを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
上記装置によれば、少ない構成部品でコンパクトに且つ軽量に構成でき、しかも支持体における複数のローラ体で本体をスムーズに且つ一定の相対間隔で配管溶接部に沿って移動できるので、高い精度で効率よく配管溶接部を検査できる。
【０００９】
上記装置において、前記複数のローラ体を互いに着脱自在に連結して支持体に配列し、配管の口径に合わせてその配列個数を調整可能とすることができる（請求項２）。複数のローラ体をこのように構成すると、その配列する個数を調整することにより口径の異なる種々の配管に本体を容易に支持することができる。
【００１０】
上記いずれかの装置において、前記支持バンドは接触面に多数の小さな係止鉤とそれに係止可能な多数の小さなループ状の被係止体を二次元的に設けたファスナーによって構成できる（請求項３）。支持バンドをこのようなファスナーで構成すると、配管への支持がワンタッチでできる。
【００１１】
さらに上記いずれかの装置において、前記本体にその移動量を検出する移動量検出手段を設け、前記超音波探触子および該移動量検出手段の出力から配管溶接部に沿った溶接データを演算する演算手段を設けることができる（請求項４）。このように構成すると、配管溶接部における各部の位置とその検査結果を正確に照合でき、且つ、検査結果を迅速に判断することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係る超音波探傷装置の正面図、図２はその平面図、図３はその左面図、図４，図５は図１の超音波探傷装置を配管に支持した状態を示す軸方向断面図である。
【００１３】
これらの図において、超音波探傷装置１は本体２と、本体２に設けた２つの超音波探触子３，４と、本体２を配管５の外周面に沿って移動可能に支持する支持体６と、本体２を配管５の外周面に沿って手動で移動操作する操作ハンドル７と、本体２が配管５の外周面に沿って移動する移動量を検出する移動量検出手段８を備えている。
【００１４】
本体２はアルミニウムや鋼材などの板材やＬ型材などにより形成され、その上部には超音波探触子３，４が配置され、下部に一対の走行ローラ９（図５参照）が設けられる。超音波探触子３，４は超音波を送信すると共に、配管溶接部から反射してくる超音波を受信する機能を有し、その入出力部は図示しないケーブルを介して後述する演算装置に接続される。このように２つの超音波探触子３，４を設けることにより、配管溶接部を左右から斜めに屈折角の異なる波長の超音波を照射することができる。
【００１５】
屈折角の異なる２つの超音波で配管溶接部の検査を行うと、片方の探触子では検出できなかった溶接性状が他方の探触子で検出できることがあり、それによって検査精度をより高めることができる。例えば、最初に本体２を配管溶接部に沿って一方向に３６０度移動させて超音波探触子３から一定波長の超音波を発信して検査し、次に本体２配管溶接部に沿って逆方向に３６０度回転移動させて超音波探触子４から異なる波長の超音波を発信する方法によって配管溶接部を高精度で検査することができる。
【００１６】
図２の左側に配置されている超音波探触子３はボルト等により本体２に着脱自在に装着される。また図２の右側に配置されている超音波探触子４はボルト等によりスライド台１０に着脱自在に装着される。スライド台１０の両端部からそれぞれスライド軸１１が延長し、それらスライド軸１１の途中は本体２に設けた軸受部にスライド自在に支持される。
【００１７】
各スライド軸１１に接して一対の固定ボルト１２が本体２に取付けられ、それら固定ボルト１２を締め付けることにより、各スライド軸１１の移動を拘束することができる。さらに、各スライド軸１１にはそれぞれスケール１３が設けられ、それらスケール１３の目盛によって左側の超音探触子３と右側の超音波探触子４の間隔を確認できるようになっている。
【００１８】
すなわち配管溶接部の検査を行う場合、配管溶接部に斜め上方から超音波を送信して探傷するのであるが、その最適な送信位置は溶接幅などによって変化する。そこで本実施形態では右側の超音波探触子４の位置を移動し、左側の超音波探触子３との幅を最適値に設定し、それらの中間部が配管溶接部の中間部分に一致するように支持体６で本体２を配管５に支持させることにより、最適な送信位置を設定できるようにしている。
なお、超音波探触子３または４のいずれか一方のみを本体２に設けることもできる。その場合には前記スライド台１０とその関連部品は省略される。
【００１９】
支持体６は細長い可撓性の支持バンド１４と、その支持バンド１４の配管接触側に沿って配列した複数のローラ体１５を有する。支持バンド１４は両面に細かい係止鉤と、その係止鉤を係止できる多数のループ状の被係止体を二次元的に設けたファスナーによって構成することができる。
【００２０】
図６は支持バンド１４の１例を示す部分拡大断面図である。この支持バンド１４は布などからなる可撓性の基体１４ａの両面にプラスチック製の多数の細かい係止鉤１４ｂを二次元的に設けると共に、プラスチック製の細かい多数の途中が切断されたループ状の被係止体１４ｃを二次元的に設け、それら片面と反対面を対向させて接触面とし、それら接触面を互いに押し付けることにより、片面と反対面を着脱自在に接合するように構成される。
【００２１】
図４，図５に示すように、各ローラ体１５は平行に配置した一対の支持板１５ａの中央部にローラ１５ｂを回転自在に支持して構成され、各支持板の両端部にはピン孔１５ｃが設けられる。そして隣接するローラ体１５は、それぞれのピン孔１５ｃに挿通したピン１５ｄによって互いに回転自在に且つ着脱自在に連結される。そして配管５の口径に合わせて図４または図５のように必要な個数のローラ体１５を連結する。
【００２２】
本体２の下部には支持体６の端部を支持するための支持アーム１６が配置されている。この支持アーム１６は本体２に回転自在に連結した支持部材１６ａと、その支持部材１６ａの端部に設けた支持軸１６ｂを有している。
そして支持アーム１６における支持軸１６ｂに支持体６の支持バンド１４が巻きつけられる。
【００２３】
本体２の移動量を検出する移動量検出手段８は、図１に示すように回転量に比例したパルス信号を出力するエンコーダ８ａと、そのエンコーダ８ａに連結した検出ローラ８ｂにより構成される。前記のように本体２は支持体６により配管５に支持されるが、支持した状態で検出ローラ８ｂの外周面が配管５の外周面に接触するようになっている。なお、この移動量検出手段８の出力パルスは後述する演算手段２０にケーブルを介して伝送される。
【００２４】
図７は超音波探触子３，４および移動量検出手段８と演算手段２０との接続関係を示すブロック図である。演算手段２０は例えばパソコン等のコンピュータ装置により構成される。コンピュータ装置はＣＰＵ（中央演算装置）２１、記憶部２２、入力部２３、出力部２４および入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）２５を備えている。
【００２５】
記憶部２２はシステムプログラムや演算プログラム、演算結果を記憶するもので、ＲＯＭやＲＡＭ、あるいはデイスク装置により構成される。入力部２３は測定条件やパラメータを入力するもので、キーボードやマウスにより構成される。出力部２４は入力２３からの入力データや演算結果を表示するディスプレーやプリンターにより構成される。さらに入出力インターフェイス２５はＣＰＵ２１と超音波探触子３，４および移動量検出手段８との間の信号伝送のために設けられる。
【００２６】
次に、本実施形態における超音波探傷装置１を用いて配管溶接部の検査を行う方法を説明すると、先ず、検査すべき配管５の口径に合わせて支持体６を調整する。例えば図４の５０Ａの配管５に対しては、図示のように７つのローラ体１５を回転自在に連結する。また図５の２０Ａの配管５に対しては、図示のように３つのローラ体１５を回転自在に連結する。
【００２７】
次に、支持バンド１４の一方の端部を本体２またはその近傍の支持軸１５ｄに係止する。これら操作と共に、配管溶接部の幅に合わせて本体２に設けた超音波探触子３，４の間隔を設定する。すなわち一対の固定ボルト１３を緩めてスライド台１０をスライドし、右側に配置した超音波探触子４の位置を調整する。
【００２８】
次に配管溶接部を跨ぐように配管５上に本体２を載置し、左右の超音波探触子３，４の中間部分に配管溶接部が一致させた状態で、本体２を支持体６で配管の外周面に支持させる。すなわち一方の端部を本体２に連結したローラ体１５の配列を配管５の外周面に沿って配置すると共に、前記のように支持軸１５ｄに係止した支持バンド１４をローラ体１５の外側に沿わせ、支持バンド１４の他端部に張力を加えながら、図４のように本体２の右側に設けた支持アーム１６の支持軸１６ｂに通して引き出し、その表裏面を圧着することにより発揮されるファスナー機能により外れないように連結する。これら操作によって本体２は図４のように配管５に安定して持される。
【００２９】
次に図７に示す演算手段２０の入力部２５から検査開始信号を入力して、演算手段２０を測定可能状態にスタンバイさせる。なお本実施形態では最初に本体２の左側に配置した超音波探触子３による検査を行い、次に右側に配置した超音波探触子４による検査を行うように演算手段２０がプログラムされているものとする。
【００３０】
次いで操作ハンドル７を手で把持し、本体２を配管５の外周面に沿って一方向に１回転（３６０度回転）移動すると、その過程で超音波探触子３から配管溶接部５ａ（図７参照）に沿って超音波が連続的に発信し、そこから反射する超音波が同じ超音波探触子３に入力する。それと共に本体２の移動量が移動量検出手段８により検出され、超音波探触子３に入力した反射超音波信号と移動量検出手段８で検出した本体２の移動量信号が演算手段２０のＣＰＵ２１に入力され、ＣＰＵ２１でその検査結果が演算される。すなわちＣＰＵ２１では本体２の移動位置に対応する配管溶接部５ａの溶接性状が連続的に演算され、その結果が出力部２４で表示もしくはプリントアウトされる。
【００３１】
本体２を一方向に１回転して元の位置に戻ったら、次に操作ハンドル７で本体２を逆方向に１回転し、例えば前記と屈折角の異なる超音波で同様に検査を行って配管溶接部の溶接性状を演算し、その結果を出力部２４で表示もしくはプリントアウトする。ただし本体２を逆回転したときには、右側に配置した超音波探触子４により配管溶接部５ａの溶接性状を反対側から検査する。なお右側の超音波探触子４を省略した場合には前記１方向回転のみの操作となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように構成した発明に係る超音波探傷装置によれば、少ない構成部品でコンパクトに且つ軽量に構成でき、配管溶接部が狭隘な場所に存在する場合でも容易に配管に支持させて検査できる。しかも支持体における複数のローラ体で本体をスムーズに且つそれと一定の相対間隔で配管溶接部に沿って移動できるので、高い精度で効率よく配管溶接部の検査ができる。
【００３３】
上記装置において、前記複数のローラ体を互いに着脱自在に連結して配列し、配管の口径に合わせてその配列個数を調整可能とすることができる。複数のローラ体をこのように構成すると、その個数を調整することにより口径の異なる種々の配管に本体を容易に支持することができる。
【００３４】
上記いずれかの装置において、前記支持バンドは接触面に多数の小さな係止鉤とそれに係止可能な多数の小さなループ状の被係止体を二次元的に設けたファスナーによって構成できる。支持バンドをこのようなファスナーで構成すると、配管への支持がより簡単になる。
【００３５】
さらに上記いずれかの装置において、前記本体にその移動量を検出する移動量検出手段を設け、前記超音波探触子および該移動量検出手段の出力から配管溶接部に沿った溶接データを演算する演算手段を設けることができる。このように構成すると、配管溶接部における各部の位置とその検査結果を正確に照合でき、且つ、検査結果を迅速に判断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波探傷装置の正面図。
【図２】同平面図。
【図３】同左側面図。
【図４】図１に示す超音波探傷装置を口径５０Ａの配管に支持した状態を示す軸方向断面図であって図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図。
【図５】図１に示す超音波探傷装置を口径２０Ａの配管に支持した状態を示す軸方向断面図であって図１のＶ−Ｖ矢視断面図。
【図６】図１に示す支持体６を構成する支持バンド１４の１例を示す部分拡大断面図。
【図７】超音波探触子３，４および移動量検出手段８と演算手段２０との接続関係を示すブロック図。
【符号の説明】
１  超音波探傷装置
２  本体
３，４超音波探触子
５  配管
５ａ  配管溶接部
６  支持体
７  操作ハンドル
８  移動量検出手段
８ａ  エンコーダ
８ｂ  検出ローラ
９  走行ローラ
１０  スライド台
１１  スライド軸
１２  固定ボルト
１３  スケール
１４  支持バンド
１４ａ  基体
１４ｂ  係止鉤
１４ｃ  ループ体
１５  ローラ体
１５ａ  支持板
１５ｂ  ローラ
１５ｃ  ピン孔
１５ｄ  支持軸
１６  支持アーム
１６ａ  支持部材
１６ｂ  支持軸
２０  演算手段
２１  ＣＰＵ
２２  記憶部
２３  入力部
２４  出力部
２５  入出力インターフェイス
【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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