JPH02150766A - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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- JPH02150766A JPH02150766A JP63304650A JP30465088A JPH02150766A JP H02150766 A JPH02150766 A JP H02150766A JP 63304650 A JP63304650 A JP 63304650A JP 30465088 A JP30465088 A JP 30465088A JP H02150766 A JPH02150766 A JP H02150766A
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- tenon
- probe
- scanning
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/269—Various geometry objects
- G01N2291/2693—Rotor or turbine parts
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明はタービン羽根車の羽根テノン部などに発生する
欠陥（割れ）を検出する超音波探傷装置に関する。
欠陥（割れ）を検出する超音波探傷装置に関する。
（従来の技術）
蒸気タービン羽根車の羽根は第７図に示すように、羽根
本体ｌ先端にかしめ部からなるテノン２を整形し、これ
を板状のシューラウド３に通し、かしめて群羽根を形成
するのが一般的である。
本体ｌ先端にかしめ部からなるテノン２を整形し、これ
を板状のシューラウド３に通し、かしめて群羽根を形成
するのが一般的である。
ところで蒸気タービン羽根車は高温蒸気中を高速で回転
するという過酷な条件下で用いられるものであり、羽根
先端のテノン２には経年的に割れが発生することがある
。この場合、発生するテノン２の割れの発生部位は第８
図に示すようにテノン２の首部２ａであり、これはテノ
ンかしめ面から深さ２〜５龍程度という浅部の範囲であ
る。また、割れ４はシュラウド３面に対して、傾き角φ
をもって伝播することが多く、φが３０＠程度となるも
のもある。さらに、テノン２のかしめは従来手かしめに
より実施されており、テノンかしめ面２ｂは凹凸を呈し
ている。
するという過酷な条件下で用いられるものであり、羽根
先端のテノン２には経年的に割れが発生することがある
。この場合、発生するテノン２の割れの発生部位は第８
図に示すようにテノン２の首部２ａであり、これはテノ
ンかしめ面から深さ２〜５龍程度という浅部の範囲であ
る。また、割れ４はシュラウド３面に対して、傾き角φ
をもって伝播することが多く、φが３０＠程度となるも
のもある。さらに、テノン２のかしめは従来手かしめに
より実施されており、テノンかしめ面２ｂは凹凸を呈し
ている。
このような割れをテノンかしめ面２ｂから超音波にて検
出するため、特殊な超音波探触子５（例えば特願昭５９
−２３９４８４号「テノン部の超音波探傷用探触子」）
が用いられている。この超音波探触子５は振動子５ａと
テノンかしめ面２ｂとの間に液体５ｂを充てんした円筒
５Ｃを設け、円筒５Ｃの検査体面側の開口部には薄膜５
ｄが貼付しであるとともに、円筒５Ｃのテノンかしめ面
側の面を（テノンかしめ面のシュラウド表面に対角度だ
け傾斜させるようにしている。
出するため、特殊な超音波探触子５（例えば特願昭５９
−２３９４８４号「テノン部の超音波探傷用探触子」）
が用いられている。この超音波探触子５は振動子５ａと
テノンかしめ面２ｂとの間に液体５ｂを充てんした円筒
５Ｃを設け、円筒５Ｃの検査体面側の開口部には薄膜５
ｄが貼付しであるとともに、円筒５Ｃのテノンかしめ面
側の面を（テノンかしめ面のシュラウド表面に対角度だ
け傾斜させるようにしている。
これにより、凹凸をもったテノンかしめ面２ｂに対して
超音波探触子５の円筒５Ｃ先端面を密着できるため、超
音波を安定して被検体へ伝播させることができ、また、
割れ４面に対して超音波ビーム６をほぼ垂直に入射でき
るため、割れ４から反射された超音波ビームは超音波探
触子５の方向に反射されることになり、超音波探触子５
によって十分に受信される。そして、割れの有無の判断
は第９図に示すような超音波探傷器のＣＲＴ７上で割れ
４からの反射波８の出現の有無を観察することにより行
なわれる。
超音波探触子５の円筒５Ｃ先端面を密着できるため、超
音波を安定して被検体へ伝播させることができ、また、
割れ４面に対して超音波ビーム６をほぼ垂直に入射でき
るため、割れ４から反射された超音波ビームは超音波探
触子５の方向に反射されることになり、超音波探触子５
によって十分に受信される。そして、割れの有無の判断
は第９図に示すような超音波探傷器のＣＲＴ７上で割れ
４からの反射波８の出現の有無を観察することにより行
なわれる。
（発明が解決しようとする課題）
このように蒸気タービンテノン部の超音波探傷には第８
図で述べた特殊な超音波探触子５を用い、この探触子５
を第１０図に示すようにテノン２の外周縁部９に沿って
走査することで、テノン２に発生した割れ４を探傷する
ようになる。この場合、第８図に示すように超音波探触
子５から発生した超音波ビーム６をテノン首部２ａに発
生した割れ４の方向へ伝播させるため、テノンのかしめ
面２ｂの傾き角μに応じて、適切な超音波探触子５の先
端の傾き角を採用する必要がある。しかし、テノン２の
かしめは従来手作業によるため、かしめの面の傾き角μ
は一定でなく、テノンかしめ面２ｂでの傾き角μの誤差
は±５°程度もあることがある。このため、一定の先端
の傾き角の超音波探触子５では、テノン２への超音波ビ
ームの屈折角は充てん液が水の場合±２０°程度にもな
ってしまい、割れの検出の信頼性が著しく低下するおそ
れがある。
図で述べた特殊な超音波探触子５を用い、この探触子５
を第１０図に示すようにテノン２の外周縁部９に沿って
走査することで、テノン２に発生した割れ４を探傷する
ようになる。この場合、第８図に示すように超音波探触
子５から発生した超音波ビーム６をテノン首部２ａに発
生した割れ４の方向へ伝播させるため、テノンのかしめ
面２ｂの傾き角μに応じて、適切な超音波探触子５の先
端の傾き角を採用する必要がある。しかし、テノン２の
かしめは従来手作業によるため、かしめの面の傾き角μ
は一定でなく、テノンかしめ面２ｂでの傾き角μの誤差
は±５°程度もあることがある。このため、一定の先端
の傾き角の超音波探触子５では、テノン２への超音波ビ
ームの屈折角は充てん液が水の場合±２０°程度にもな
ってしまい、割れの検出の信頼性が著しく低下するおそ
れがある。
このため検査の信頼性をより向上させるには個々のテノ
ン２について、それぞれ適した先端の傾き角の超音波探
触子５を選択しなければならず、二のための手間が煩雑
であり、検査時間も長くなって、実用的でなくなる。ま
た、テノン２個々に対して、テノン外周縁部９に沿って
超音波探触子５を手探傷によって、走査し、超音波探傷
器のＣＲＴ７の目視により、欠陥有無の判断を行うこと
は、テノン２の総数が１０−タで１０００個程度以上に
達することから、検査員の疲労等を考慮すると、検査結
果にバラツキを生じ易（検査の安定性上好ましくない。
ン２について、それぞれ適した先端の傾き角の超音波探
触子５を選択しなければならず、二のための手間が煩雑
であり、検査時間も長くなって、実用的でなくなる。ま
た、テノン２個々に対して、テノン外周縁部９に沿って
超音波探触子５を手探傷によって、走査し、超音波探傷
器のＣＲＴ７の目視により、欠陥有無の判断を行うこと
は、テノン２の総数が１０−タで１０００個程度以上に
達することから、検査員の疲労等を考慮すると、検査結
果にバラツキを生じ易（検査の安定性上好ましくない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、テン部での
割れ検査に要する時間を大巾に短縮できるとともに、信
頼性の高い検査を行なうことができる超音波探傷装置を
提供することを目的とする。
割れ検査に要する時間を大巾に短縮できるとともに、信
頼性の高い検査を行なうことができる超音波探傷装置を
提供することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
タービン羽根車に発生する欠陥を検出する超音波探傷装
置において、複数の振動子を有するアレイ探触子と、こ
のアレイ探触子を上記羽根車の被検部位に対応する位置
に移動させる探触子移動手段と、超音波を送受波する上
記アレイ探触子の振動子をリニア走査する第１の信号制
御手段と、送受波される各振動子の位置および各振動子
と被検部位の距離から被検部位からの反射超音波の受波
信号を抽出して被検部位に対する傾き角度を演算する演
算手段と、この演算手段の演算結果より被検部位の欠陥
を検出するのに適した超音波の入射角度範囲を求めこの
角度範囲にて上記アレイ探触子をセクタ走査する第２の
信号制御手段と、上記セクタ走査により得られた受波信
号によりＢスコープ表示を行なう表示手段とからなって
いる。
置において、複数の振動子を有するアレイ探触子と、こ
のアレイ探触子を上記羽根車の被検部位に対応する位置
に移動させる探触子移動手段と、超音波を送受波する上
記アレイ探触子の振動子をリニア走査する第１の信号制
御手段と、送受波される各振動子の位置および各振動子
と被検部位の距離から被検部位からの反射超音波の受波
信号を抽出して被検部位に対する傾き角度を演算する演
算手段と、この演算手段の演算結果より被検部位の欠陥
を検出するのに適した超音波の入射角度範囲を求めこの
角度範囲にて上記アレイ探触子をセクタ走査する第２の
信号制御手段と、上記セクタ走査により得られた受波信
号によりＢスコープ表示を行なう表示手段とからなって
いる。
（作 用）
本発明によればテノンかしめ面のアレイ探触子の振動子
面に対する傾き角を自動的に演算して、その結果をもと
にテノン内部へ割れの検出に適した屈折角の範囲で超音
波ビームを電子走査できることから、検査の信頼性が著
しく向上するとともに検査時間の短縮ができる。また、
Ｂスコープ表示において、超音波の入射点の補正を実施
することから欠陥位置の表示が正確となり、欠陥の識別
がより容品となって、探傷結果の判断が容易となるなど
信頼性の高い安定した検査が可能になる。
面に対する傾き角を自動的に演算して、その結果をもと
にテノン内部へ割れの検出に適した屈折角の範囲で超音
波ビームを電子走査できることから、検査の信頼性が著
しく向上するとともに検査時間の短縮ができる。また、
Ｂスコープ表示において、超音波の入射点の補正を実施
することから欠陥位置の表示が正確となり、欠陥の識別
がより容品となって、探傷結果の判断が容易となるなど
信頼性の高い安定した検査が可能になる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は同実施例を示すブロック図である。
る。第１図は同実施例を示すブロック図である。
図において、１１はアレイ探触子で、このアレイ探触子
１１は液槽１２の液中に封入されている。
１１は液槽１２の液中に封入されている。
この場合液槽１２はアレイ探触子１１に対向する面に薄
膜１３を設けている。そして、このようなアレイ探触子
１１を封入した液槽１２は移動機構１４により羽根本体
１先端のシュランド３に沿って移動可能にしている。こ
の移動機構１４はアレイ探触子１１がテノンかしめ面２
ｂの真上に達すると、光電スイッチなどの羽根位置検出
器１５の検出信号により移動を停止されるようになって
いる。
膜１３を設けている。そして、このようなアレイ探触子
１１を封入した液槽１２は移動機構１４により羽根本体
１先端のシュランド３に沿って移動可能にしている。こ
の移動機構１４はアレイ探触子１１がテノンかしめ面２
ｂの真上に達すると、光電スイッチなどの羽根位置検出
器１５の検出信号により移動を停止されるようになって
いる。
一方、信号制御器１６からのトリガタイミング信号をマ
ルチチャンネルパルサー１７に与え、アレイ探触子１１
の各振動子を順にずらしてリニア走査させ、超音波ビー
ムを送波する。そして、液槽１２とテノンかしめ面２ｂ
、シュラウド３の外面との境界面から反射される超音波
ビームをマルチチャンネルレシーバ１８で受波し、検波
増幅し高速ＡＤ変換器１９によりデジタル信号に変換し
た後、デジタル加算器２０により各タイミング信号ごと
に加算、合成する。次いで、加算、合成した信号を信号
処理器２１に与えテノンかしめ面２ｂ、シュラウド３外
表面からの反射信号を抽出し、演算器２２にて、テノン
かしめ面２ｂとアレイ探触子１１との振動子面とのなす
角度を演算し、この演算結果をコンピュータ２３に与え
るようにしている。
ルチチャンネルパルサー１７に与え、アレイ探触子１１
の各振動子を順にずらしてリニア走査させ、超音波ビー
ムを送波する。そして、液槽１２とテノンかしめ面２ｂ
、シュラウド３の外面との境界面から反射される超音波
ビームをマルチチャンネルレシーバ１８で受波し、検波
増幅し高速ＡＤ変換器１９によりデジタル信号に変換し
た後、デジタル加算器２０により各タイミング信号ごと
に加算、合成する。次いで、加算、合成した信号を信号
処理器２１に与えテノンかしめ面２ｂ、シュラウド３外
表面からの反射信号を抽出し、演算器２２にて、テノン
かしめ面２ｂとアレイ探触子１１との振動子面とのなす
角度を演算し、この演算結果をコンピュータ２３に与え
るようにしている。
コンピータ２３では、セクタ走査（扇形走査）を実施す
るための演算を行い、その結果を信号制御器１６に転送
する。この状態で、テノン部に発生した割れ検出のため
のトリガタイミング信号が、信号制御器１６からマルチ
チャンネルパルサー１７に送られ、それに従い、アレイ
探触子１１から超音波が送波され、リニア走査時と同様
に、超音波が受波され、受波信号はマルチチャンネルレ
シーバ１８、高速ＡＤ変換器１９、デジタル加算器２０
、信号処理器２１により処理され、ＣＲＴ２４に探傷結
果がＢスコープ表示されるようになる。ここで、２５は
設定データメモリ、２６は収録データを記録する磁気デ
ィスク等のデータ収録器である。また２７はアレイ探触
子１１の移動機構１４を制御する機構制御器である。
るための演算を行い、その結果を信号制御器１６に転送
する。この状態で、テノン部に発生した割れ検出のため
のトリガタイミング信号が、信号制御器１６からマルチ
チャンネルパルサー１７に送られ、それに従い、アレイ
探触子１１から超音波が送波され、リニア走査時と同様
に、超音波が受波され、受波信号はマルチチャンネルレ
シーバ１８、高速ＡＤ変換器１９、デジタル加算器２０
、信号処理器２１により処理され、ＣＲＴ２４に探傷結
果がＢスコープ表示されるようになる。ここで、２５は
設定データメモリ、２６は収録データを記録する磁気デ
ィスク等のデータ収録器である。また２７はアレイ探触
子１１の移動機構１４を制御する機構制御器である。
次に、以上のように構成し実施例の作用を説明する。ま
ず、シュラウド３に沿って移動可能に装着された液槽１
２に封入されたアレイ探触子１１は移動機構１４により
移動し、羽根本体１の位置を羽根位置検出器１５にて検
知する。この場合、羽根本体１先端に加工され、シュラ
ウド３に通し、かしめられているテノンかしめ面２ｂの
位置は羽根本体１の種類により一定であるため、テノン
かしめ面２ｂの位置は間接的に容易に検知できる。
ず、シュラウド３に沿って移動可能に装着された液槽１
２に封入されたアレイ探触子１１は移動機構１４により
移動し、羽根本体１の位置を羽根位置検出器１５にて検
知する。この場合、羽根本体１先端に加工され、シュラ
ウド３に通し、かしめられているテノンかしめ面２ｂの
位置は羽根本体１の種類により一定であるため、テノン
かしめ面２ｂの位置は間接的に容易に検知できる。
位置検出器１５からの検知信号は機構制御器２７に送ら
れ、移動機構１４によるアレイ探触子１１の移動は停止
される。
れ、移動機構１４によるアレイ探触子１１の移動は停止
される。
この状態でテノンかしめ面２ｂの真上に位置するアレイ
探触子１１を用い、位相制御は行わず、励振させる振動
子群を電子的に順にずらすリニア走査を行い、テノンか
しめ面２のアレイ探触子１１の振動子面に対する傾き角
を求める。この場合のリニア走査では、メモリ２５に予
め記憶されている設定データを用いて、信号制御器１６
よりトリガタイミング信号をマルチチャンネルパルサ１
７に出力し、高圧パルスをアレイ探触子１１の振動子に
印加する。ここで、第２図（ａ）は発生した超音波ビー
ム２８の伝播を説明するためのもので、アレイ探触子１
１の各振動子ｅ −ｅ 診ｎ ち、例えば振動子０１〜ｅ、が励振されたとすると、振
動子ｅ、！〜ｅ１より、同時に送波された超音波ビーム
２８の一部は液槽１２中の超音波の液体２９とテノンか
しめ面２ｂとの界面で反射され、振動子ｅ、！〜ｅｌＩ
に受波されるとともに、部はテノン２中に伝播されるよ
うになる。この状態で、受波された超音波信号は第１図
に示すマルチチャンネルレシーバ１８により検波増幅さ
れ、高速ＡＤ変換器１９により、デジタル信号に変換さ
れた後、デジタル加算器２０により加算、合成される。
探触子１１を用い、位相制御は行わず、励振させる振動
子群を電子的に順にずらすリニア走査を行い、テノンか
しめ面２のアレイ探触子１１の振動子面に対する傾き角
を求める。この場合のリニア走査では、メモリ２５に予
め記憶されている設定データを用いて、信号制御器１６
よりトリガタイミング信号をマルチチャンネルパルサ１
７に出力し、高圧パルスをアレイ探触子１１の振動子に
印加する。ここで、第２図（ａ）は発生した超音波ビー
ム２８の伝播を説明するためのもので、アレイ探触子１
１の各振動子ｅ −ｅ 診ｎ ち、例えば振動子０１〜ｅ、が励振されたとすると、振
動子ｅ、！〜ｅ１より、同時に送波された超音波ビーム
２８の一部は液槽１２中の超音波の液体２９とテノンか
しめ面２ｂとの界面で反射され、振動子ｅ、！〜ｅｌＩ
に受波されるとともに、部はテノン２中に伝播されるよ
うになる。この状態で、受波された超音波信号は第１図
に示すマルチチャンネルレシーバ１８により検波増幅さ
れ、高速ＡＤ変換器１９により、デジタル信号に変換さ
れた後、デジタル加算器２０により加算、合成される。
ここで、リニア走査により送受され、加算、合成処理さ
れた信号を３０−１〜３０ ｎ ｓ振動子ｅＩ−ｅｌ
ｌにより、加算、合成処理された信号を３０−１とし、
Ａスコープ表示にて、全てを連続してＣＲＴ２４に表示
した例が第２図（ｂ）である。この場合、各信号３０−
１〜３０−ｎにおいて掃引スタート点ＳＴから最初に出
現する反射信号の最大振幅点をＰ１〜Ｐ０とすると、ス
タート点ＳＴから、これら最大振幅点Ｐ１〜Ｐｎまでの
間隔つまりビーム路程ρ１〜Ｉｎが超音波の送受を実施
した振動子群の中央の振動子位置とテノンかしめ面２ｂ
もしくはシュラウド３の外表面との距離に対応すること
になる。このことから、アレイ探触子１１の振動子面を
基準にとれば、それぞれの振動子に対し、１１〜Ｉ０離
れた点を結ぶ線がテノンかしめ面２ｂもしくはシュラウ
ド３外表面を示す包路線となる。次に、これらのデータ
より、演算器２２にて、アレイ探触子１１の振動子面に
対するテノンかしめ面２ｂの傾き角を求める手段を、第
３図を用いて説明する。
れた信号を３０−１〜３０ ｎ ｓ振動子ｅＩ−ｅｌ
ｌにより、加算、合成処理された信号を３０−１とし、
Ａスコープ表示にて、全てを連続してＣＲＴ２４に表示
した例が第２図（ｂ）である。この場合、各信号３０−
１〜３０−ｎにおいて掃引スタート点ＳＴから最初に出
現する反射信号の最大振幅点をＰ１〜Ｐ０とすると、ス
タート点ＳＴから、これら最大振幅点Ｐ１〜Ｐｎまでの
間隔つまりビーム路程ρ１〜Ｉｎが超音波の送受を実施
した振動子群の中央の振動子位置とテノンかしめ面２ｂ
もしくはシュラウド３の外表面との距離に対応すること
になる。このことから、アレイ探触子１１の振動子面を
基準にとれば、それぞれの振動子に対し、１１〜Ｉ０離
れた点を結ぶ線がテノンかしめ面２ｂもしくはシュラウ
ド３外表面を示す包路線となる。次に、これらのデータ
より、演算器２２にて、アレイ探触子１１の振動子面に
対するテノンかしめ面２ｂの傾き角を求める手段を、第
３図を用いて説明する。
まず、第３図（ａ）において送受を実施した各振動子群
の中央に位置する振動子位置を３１−１〜３１−ｎとし
、それぞれに対応するビーム路程ｆ１１〜ＩＩｎだけ、
振動子面３２から離れた点、すなわち反射点をＱ −
Ｑ とすると、各点Ｑ１〜ｌ ｎ Ｑ を結んだ線分はテノンかしめ面２ｂもしくはシュラ
ウド３外表面となるが、実際はｇ１〜ｇｎの測定誤差、
テノンかしめ面２ｂ、シュラウド３外表面の凹凸等によ
りバラツキを生じ、Ｑ１〜Ｑ を結んだ線分は凹凸の大
きな線分となる。これを平滑化するため、ｇｌの数個を
順次加算して平均化する。すなわち の演算を行う。ここで、Ｘは加算し、゛平均化する個数
であり、数個程度が適当である。
の中央に位置する振動子位置を３１−１〜３１−ｎとし
、それぞれに対応するビーム路程ｆ１１〜ＩＩｎだけ、
振動子面３２から離れた点、すなわち反射点をＱ −
Ｑ とすると、各点Ｑ１〜ｌ ｎ Ｑ を結んだ線分はテノンかしめ面２ｂもしくはシュラ
ウド３外表面となるが、実際はｇ１〜ｇｎの測定誤差、
テノンかしめ面２ｂ、シュラウド３外表面の凹凸等によ
りバラツキを生じ、Ｑ１〜Ｑ を結んだ線分は凹凸の大
きな線分となる。これを平滑化するため、ｇｌの数個を
順次加算して平均化する。すなわち の演算を行う。ここで、Ｘは加算し、゛平均化する個数
であり、数個程度が適当である。
このようにしてｐｌをＭｌに変換し、第３図（ａ）と同
様に、振動子面３２に対してＱ１〜Ｑ を作図すると第
３図（ｂ）のように、Ｑ〜Ｑ の線分は平滑化される。
様に、振動子面３２に対してＱ１〜Ｑ を作図すると第
３図（ｂ）のように、Ｑ〜Ｑ の線分は平滑化される。
次に、テノンかしめ面の傾き角を求めるためＭｉの各２
点を結び、その傾き角μｍ度を求め、これら傾き角μｍ
の絶対値が８度以上となるμｍの平均値＋７７１．−Ｊ
を求め、これをテノンのか゛しめ面の傾き角とする。す
なわち、（ｌ−１〜（ｎ−１）、Ｄは振動子中心軸間距
離） ＋Ｓ度≦μｌについて （μ ： （Ｓ度≦μｍ）の個数） ＋Ｓ −８度≧μ■について Σ″ｉ ′″″“ｌ−μｍ８ （μ ： （−８度≧μｌ）の個数） Ｓ となる。
点を結び、その傾き角μｍ度を求め、これら傾き角μｍ
の絶対値が８度以上となるμｍの平均値＋７７１．−Ｊ
を求め、これをテノンのか゛しめ面の傾き角とする。す
なわち、（ｌ−１〜（ｎ−１）、Ｄは振動子中心軸間距
離） ＋Ｓ度≦μｌについて （μ ： （Ｓ度≦μｍ）の個数） ＋Ｓ −８度≧μ■について Σ″ｉ ′″″“ｌ−μｍ８ （μ ： （−８度≧μｌ）の個数） Ｓ となる。
ここで、Ｓは５度程度が適当である。
このようにして演算器２２にて求められたテノンかしめ
面２ｂの傾き角７丁 、−μｍの各位は■ 第３図（ｃ）に示すように＋Ｓ度≦μ 、−８度≧μ
の範囲のビーム路程’ ＲＬ””’ ＲＵ”ＬＬ〜’
ＬＵおよびそれに対応する振動子３ｌ−ＲＬ〜３ｌ−Ｒ
Ｕ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵの番号とともに第１図に示
すメモリ２５に一旦書込まれる。
面２ｂの傾き角７丁 、−μｍの各位は■ 第３図（ｃ）に示すように＋Ｓ度≦μ 、−８度≧μ
の範囲のビーム路程’ ＲＬ””’ ＲＵ”ＬＬ〜’
ＬＵおよびそれに対応する振動子３ｌ−ＲＬ〜３ｌ−Ｒ
Ｕ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵの番号とともに第１図に示
すメモリ２５に一旦書込まれる。
次にテノン２に発生した割れ検出のためのセクタ走査（
扇形走査）の信号制御条件をコンビエータ２３にて演算
する。
扇形走査）の信号制御条件をコンビエータ２３にて演算
する。
まず、テノン２に発生する割れ検出において、テノンか
しめ面２ｂでの最適な入射角の範囲ε（度）を ε−（テノンかしめ面の傾き角（度）×で収める。
しめ面２ｂでの最適な入射角の範囲ε（度）を ε−（テノンかしめ面の傾き角（度）×で収める。
そして、このε（度）の範囲において、セクタ走査を実
施するため、εの範囲をアレイ探触子１１の振動子面の
法線に対する角度範囲θ度を換算する。つまり、第４図
に示すように、リニア走査によって、得られたアレイ探
触子１１の振動子３２のなす角度が十μｍのとき、角度
θ＋、の範囲を θ＋、−９０＠−１ 十μ ｌ ＋ε ・・・
（１）と書き換え、この範囲のセクタ走査を行うための
振動子間の遅延時間の範囲ｔ ＋ｊを とする。
施するため、εの範囲をアレイ探触子１１の振動子面の
法線に対する角度範囲θ度を換算する。つまり、第４図
に示すように、リニア走査によって、得られたアレイ探
触子１１の振動子３２のなす角度が十μｍのとき、角度
θ＋、の範囲を θ＋、−９０＠−１ 十μ ｌ ＋ε ・・・
（１）と書き換え、この範囲のセクタ走査を行うための
振動子間の遅延時間の範囲ｔ ＋ｊを とする。
なお、アレイ探触子１１の振動子面３２とのテノンかし
め面一μｌについても（１）式で１十μ １を１−μｍ
１として遅延時間ｔ −ｓの範囲を求めるようにする
。
め面一μｌについても（１）式で１十μ １を１−μｍ
１として遅延時間ｔ −ｓの範囲を求めるようにする
。
次に、コンピュータ２３より信号制御器１６に対し、テ
ノンかしめ面の傾き角−μ、十μを求めるに用いた振動
子３１−ＲＬ〜３ｌ−ＲＵ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵお
よびそれぞれの遅延時間の範囲ｔ−ｍ＋ｔ＋ｓが転送さ
れる。すると、信号制御器１６は、遅延時間の範囲ｔ−
ｊｌ ｔ＋＃内で遅延制御するため、トリガタイミン
グ信号をマルチチャンネルバルサ１７に出力する。マル
チチャンネルバルサ１７からは振動子群３ｌ−ＲＬ〜３
ｌ−ＲＵ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵの振動子に高圧パル
スが印加される。この場合、第５図のように１個のアレ
イ探触子１１でテノンかしめ面２ｂ。
ノンかしめ面の傾き角−μ、十μを求めるに用いた振動
子３１−ＲＬ〜３ｌ−ＲＵ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵお
よびそれぞれの遅延時間の範囲ｔ−ｍ＋ｔ＋ｓが転送さ
れる。すると、信号制御器１６は、遅延時間の範囲ｔ−
ｊｌ ｔ＋＃内で遅延制御するため、トリガタイミン
グ信号をマルチチャンネルバルサ１７に出力する。マル
チチャンネルバルサ１７からは振動子群３ｌ−ＲＬ〜３
ｌ−ＲＵ、３ｌ−ＬＬ〜３ｌ−ＬＵの振動子に高圧パル
スが印加される。この場合、第５図のように１個のアレ
イ探触子１１でテノンかしめ面２ｂ。
２ｂの２面を探傷面として、セクタ走査が行われる。
その後、受波信号は第１図に示すマルチチャンネルレシ
ーバ−８により検波増幅された後、高速ＡＤ変換器１９
にて、デジタル信号に変換され、デジタル加算器２０に
より、送波時の遅延時間分補正され、加算、合成されて
、それぞれの屈折伝播方向の探傷波形データが得られる
。第６図（ａ）は、こうして得られた探傷波形データの
１つをＡ７、′Ｉ−ブ表示したものであり、信号処理器
２１にて、基準レベル３０をこえるピーク点Ｕｉ。
ーバ−８により検波増幅された後、高速ＡＤ変換器１９
にて、デジタル信号に変換され、デジタル加算器２０に
より、送波時の遅延時間分補正され、加算、合成されて
、それぞれの屈折伝播方向の探傷波形データが得られる
。第６図（ａ）は、こうして得られた探傷波形データの
１つをＡ７、′Ｉ−ブ表示したものであり、信号処理器
２１にて、基準レベル３０をこえるピーク点Ｕｉ。
Ｕ の最大振幅値Ｒ、Ｒとそれらのビーｉｌｌ
ｉ １４１ム路程Ｂ 、Ｂ が抽
出される。ここで最初に１ １＋１ 出現するピーク点は常にテノンかしめ面からの反射エコ
ーである。信号処理器２１においてはさらにＢスフ−１
表示のための演算が行なわれる。第６図（ｂ）に示すよ
うに超電波ビームのアレイ探触子の法線に対する傾き角
をα 、テノンへの入射角をα 、屈折角をα とする
と、α１は、設定された遅延時間ｔ１であると、最初に
出現するピークは常にテノンかしめ面からの反射エコー
であるため、 ａ ｍ５ｉｎ （（液体の音速ｘｔ、）／Ｄ）■ Ｄ：振動子間距離 で表わされる。
ｉ １４１ム路程Ｂ 、Ｂ が抽
出される。ここで最初に１ １＋１ 出現するピーク点は常にテノンかしめ面からの反射エコ
ーである。信号処理器２１においてはさらにＢスフ−１
表示のための演算が行なわれる。第６図（ｂ）に示すよ
うに超電波ビームのアレイ探触子の法線に対する傾き角
をα 、テノンへの入射角をα 、屈折角をα とする
と、α１は、設定された遅延時間ｔ１であると、最初に
出現するピークは常にテノンかしめ面からの反射エコー
であるため、 ａ ｍ５ｉｎ （（液体の音速ｘｔ、）／Ｄ）■ Ｄ：振動子間距離 で表わされる。
アレイ探触子１１のみかけの振動子群の中心Ｏを基準点
として、これから深さ方向にＶ ｉ、−ｗ Ｂ 。
として、これから深さ方向にＶ ｉ、−ｗ Ｂ 。
ｃｏｓα、水平方向にＶ ｍＢ ５ｌｎ（２１の点
Ｖ１ １ｘ ｉｌ
をＣＲＴに表示する。これがピーク点Ｕ、すなわち、テ
ノンかしめ面のＢスコープ像に変換された位置である。
Ｖ１ １ｘ ｉｌ
をＣＲＴに表示する。これがピーク点Ｕ、すなわち、テ
ノンかしめ面のＢスコープ像に変換された位置である。
次にピーク点Ｕ においては、１＋１
α −十μＩ −α１
屈折に関するスネルの式より
となり、■８点を基準として、
深さ方向にｖ（ｌ＋１）、−（ＢＩ＋１−Ｂｌ）ｃｏｓ
（α３−（十μ ））、水平方向にＶ −（Ｂ、
＋。
（α３−（十μ ））、水平方向にＶ −（Ｂ、
＋。
１ （１＋１）ｘＢ ）
５ｉｎ（ｃｒ３− （十μｌ））の点がピーク点Ｕ
のＢスコープ像での位置Ｖ となり、ｔｉｔ
Ｉ＋１ＣＲＴ上にｖ 、■
を全ての得られた探傷波１国 形について、表示すると、セクタ走査でのＢスフ−１表
示が得られる。
５ｉｎ（ｃｒ３− （十μｌ））の点がピーク点Ｕ
のＢスコープ像での位置Ｖ となり、ｔｉｔ
Ｉ＋１ＣＲＴ上にｖ 、■
を全ての得られた探傷波１国 形について、表示すると、セクタ走査でのＢスフ−１表
示が得られる。
コンピュータ２３にはデータ収録器２６が接続されてお
り、コンピュータ２３により、データ収録器２６に対し
テノンかしめ面の傾き角＋１１１゜−μ 、セクター走
査の角度範囲θ。、θ−１およびセクター走査で用いた
振動子番号並びに基準レベルをこえたピーク点の振幅値
Ｒ１とビーム経路Ｂ１の情報などが書き込まれる。
り、コンピュータ２３により、データ収録器２６に対し
テノンかしめ面の傾き角＋１１１゜−μ 、セクター走
査の角度範囲θ。、θ−１およびセクター走査で用いた
振動子番号並びに基準レベルをこえたピーク点の振幅値
Ｒ１とビーム経路Ｂ１の情報などが書き込まれる。
このようにすれば、テノンかしめ面の傾き角を電子走査
による超音波探傷により得られるデータから演算し、こ
の演算結果をもとにテノン部に発生した割れの検出に適
した超音波の屈折角の範囲を決定し、超音波ビームのセ
クタ走査を実施できるので、テノン部に発生する割れを
高い信頼性で安定して、検出できる。しかも、テノンか
しめ面の傾き角の演算、テノン部の割れの探傷は全て自
動的に実施できるので、検査に要する時間を著しく短縮
できる。また、探傷結果をＢスフ−１表示、すなわち、
テノン部の半径方向断面像として、観察できるため、割
れの有無の判断がより容易となる。さらに、アレイ探触
子としてテノンかしめ面全体を覆う大きさのものを用い
、テノンの長手およびそれと直行する方向のそれぞれで
アレイ探触子の各振動子が配列されるよう、アレイ探触
子の向きをテノン上で変え、探傷すると、テノン外縁に
沿った超音波探触子の走査と同様の効果が得られ、検査
効率はさらに向上する。このアレイ探触子のテノン真上
での向きの変更およびアレイ探触子のシュラウド外面上
での移動、テノン位置の検知は移動機構及び機構制御器
で行えることから、検査に要する時間をさらに短縮する
ことも可能である。
による超音波探傷により得られるデータから演算し、こ
の演算結果をもとにテノン部に発生した割れの検出に適
した超音波の屈折角の範囲を決定し、超音波ビームのセ
クタ走査を実施できるので、テノン部に発生する割れを
高い信頼性で安定して、検出できる。しかも、テノンか
しめ面の傾き角の演算、テノン部の割れの探傷は全て自
動的に実施できるので、検査に要する時間を著しく短縮
できる。また、探傷結果をＢスフ−１表示、すなわち、
テノン部の半径方向断面像として、観察できるため、割
れの有無の判断がより容易となる。さらに、アレイ探触
子としてテノンかしめ面全体を覆う大きさのものを用い
、テノンの長手およびそれと直行する方向のそれぞれで
アレイ探触子の各振動子が配列されるよう、アレイ探触
子の向きをテノン上で変え、探傷すると、テノン外縁に
沿った超音波探触子の走査と同様の効果が得られ、検査
効率はさらに向上する。このアレイ探触子のテノン真上
での向きの変更およびアレイ探触子のシュラウド外面上
での移動、テノン位置の検知は移動機構及び機構制御器
で行えることから、検査に要する時間をさらに短縮する
ことも可能である。
［発明の効果］
本発明によれば、テノンかしめ面の傾き角の演算および
演算結果をもとにテノン部の割れ検出に適した屈折角の
範囲で、電子走査による超音波探傷を行なうことができ
るので、探触子を取替えることなく、共通のままで、各
テノン部の割れ検出を行なうことができ、検査に要する
時間を大巾に短縮でき、しかもＢスフ−１表示において
超音波の入射点の補正を実施できるので、欠陥位置の表
示が正確となり信頼性の高い安定した検査を行なうこと
ができる。
演算結果をもとにテノン部の割れ検出に適した屈折角の
範囲で、電子走査による超音波探傷を行なうことができ
るので、探触子を取替えることなく、共通のままで、各
テノン部の割れ検出を行なうことができ、検査に要する
時間を大巾に短縮でき、しかもＢスフ−１表示において
超音波の入射点の補正を実施できるので、欠陥位置の表
示が正確となり信頼性の高い安定した検査を行なうこと
ができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
テノンかしめ面の傾き角を求めるためのリニア走査の説
明図、第３図はリニア走査で得られたデータからテノン
かしめ面の傾き角の演算方法を説明するための図、第４
図はテノン部の割れ検出に適した超音波の送波方向の角
度範囲を求める方法を説明するための図、第５図はアレ
イ探触子１個でテノンの２つのかしめ面を探傷面として
、探傷を行う方法の説明図、第６図はセクタ走査で得ら
れた探傷波形を処理し、Ｂスフ−１表示する方法の概念
図、第７図は蒸気タービンの一段落の一部を示す模式図
、第８図は従来のテノンの超音波探傷で用いられている
超音波探触子と探傷方法の説明のための図、第９図は従
来のテノン部に発生した割れ検出時の超音波探傷器のＣ
ＲＴ波形の模式図、第１０図は従来の超音波探触子の走
査方法の説明のための図である。 ２・・・テノン、２ｂ・・・テノンかしめ面、３・・・
シニラウド、１１・・・アレイ探触子、１２・・・液槽
、１３・・・薄膜、１４・・・移動機構、１５・・・羽
根位置検出器、１６・・・信号制御器、１７・・・マル
チチャンネルパルサ、１８・・・マルチチャンネルレシ
ーバ、１９・・・高速ＡＤ変換器、２０・・・デジタル
加算器、２１・・・信号処理器、２３・・・コンピュー
タ、２２・・・演算器、２４・・・ＣＲＴ、２５・・・
メモリ、２６・・・データ収録器。
テノンかしめ面の傾き角を求めるためのリニア走査の説
明図、第３図はリニア走査で得られたデータからテノン
かしめ面の傾き角の演算方法を説明するための図、第４
図はテノン部の割れ検出に適した超音波の送波方向の角
度範囲を求める方法を説明するための図、第５図はアレ
イ探触子１個でテノンの２つのかしめ面を探傷面として
、探傷を行う方法の説明図、第６図はセクタ走査で得ら
れた探傷波形を処理し、Ｂスフ−１表示する方法の概念
図、第７図は蒸気タービンの一段落の一部を示す模式図
、第８図は従来のテノンの超音波探傷で用いられている
超音波探触子と探傷方法の説明のための図、第９図は従
来のテノン部に発生した割れ検出時の超音波探傷器のＣ
ＲＴ波形の模式図、第１０図は従来の超音波探触子の走
査方法の説明のための図である。 ２・・・テノン、２ｂ・・・テノンかしめ面、３・・・
シニラウド、１１・・・アレイ探触子、１２・・・液槽
、１３・・・薄膜、１４・・・移動機構、１５・・・羽
根位置検出器、１６・・・信号制御器、１７・・・マル
チチャンネルパルサ、１８・・・マルチチャンネルレシ
ーバ、１９・・・高速ＡＤ変換器、２０・・・デジタル
加算器、２１・・・信号処理器、２３・・・コンピュー
タ、２２・・・演算器、２４・・・ＣＲＴ、２５・・・
メモリ、２６・・・データ収録器。
Claims (1)
- タービン羽根車に発生する欠陥を検出する超音波探傷装
置において、複数の振動子を有するアレイ探触子と、こ
のアレイ探触子を上記羽根車の被検部位に対応する位置
に移動させる探触子移動手段と、超音波を送受波する上
記アレイ探触子の振動子をリニア走査する第１の信号制
御手段と、送受波される各振動子の位置および各振動子
と被検部位の距離から被検部位からの反射超音波の受波
信号を抽出して被検部位に対する傾き角度を演算する演
算手段と、この演算手段の演算結果より被検部位の欠陥
を検出するのに適した超音波の入射角度範囲を求めこの
角度範囲にて上記アレイ探触子をセクタ走査する第２の
信号制御手段と、上記セクタ走査により得られた受波信
号によりＢスコープ表示を行なう表示手段とを具備した
ことを特徴とする超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304650A JPH02150766A (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304650A JPH02150766A (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150766A true JPH02150766A (ja) | 1990-06-11 |
Family
ID=17935585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304650A Pending JPH02150766A (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02150766A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008528982A (ja) * | 2005-01-27 | 2008-07-31 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | タービン部品の欠陥検出方法および装置 |
| WO2014007111A1 (ja) * | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の品質評価方法及び品質評価装置 |
| WO2019225003A1 (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 三菱電機株式会社 | ロータティースクラック検査方法 |
| CN113203373A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-08-03 | 同济大学 | 一种基于超声波的榫卯节点内部尺寸检测方法 |
-
1988
- 1988-12-01 JP JP63304650A patent/JPH02150766A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008528982A (ja) * | 2005-01-27 | 2008-07-31 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | タービン部品の欠陥検出方法および装置 |
| WO2014007111A1 (ja) * | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の品質評価方法及び品質評価装置 |
| CN104412106A (zh) * | 2012-07-03 | 2015-03-11 | 杰富意钢铁株式会社 | 钢材的品质评价方法以及品质评价装置 |
| JPWO2014007111A1 (ja) * | 2012-07-03 | 2016-06-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の品質評価方法及び品質評価装置 |
| WO2019225003A1 (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 三菱電機株式会社 | ロータティースクラック検査方法 |
| JPWO2019225003A1 (ja) * | 2018-05-25 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | ロータティースクラック検査方法 |
| CN112154323A (zh) * | 2018-05-25 | 2020-12-29 | 三菱电机株式会社 | 转子齿部裂纹检查方法 |
| CN112154323B (zh) * | 2018-05-25 | 2023-08-22 | 三菱电机株式会社 | 转子齿部裂纹检查方法 |
| US11888361B2 (en) | 2018-05-25 | 2024-01-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotor tooth crack inspection method |
| CN113203373A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-08-03 | 同济大学 | 一种基于超声波的榫卯节点内部尺寸检测方法 |
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