JPH04109365U - 締付ボルト点検用プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 締結ボルトの軸心と直角方向に伝搬する欠陥
は勿論のこと、軸心と斜めに進展する欠陥をも確実に検
知することができ、特に首下部に発生する斜めに進展す
る欠陥に対する検出能力を十分備えること。 【構成】 締結ボルト６の欠陥を超音波で探知する締結
ボルト点検用プローブにおいて、締結ボルト６の頭部に
対して、軸心がボルト軸心と平行となるように配設され
た第１の超音波センサ１と、締結ボルト６のフランジ面
に対して、軸心をボルト軸心に向け傾斜させて配設され
た第２の超音波センサ２と、各センサ１，２と接続され
て締結ボルト６の傷を探知する超音波探傷器４と、この
超音波探傷器４と各センサ１，２との間に配設され、セ
ンサ１を送・受信兼用として機能、センサ２を送・受信
兼用として機能、又はセンサ２を送信用、センサ１を受
信用として機能させるかを切換える切換えスイッチ３と
を備えたことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、加圧水型原子炉の炉内構造物等の締付けボルトの点検及び点検装置 のセンサ部として適用される締結ボルト点検用プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、加圧水型原子炉の炉内構造物では、板状の部材を結合する部材を結合す る手段として、締結ボルトが使用されている。この種のボルトの代表的な形状と 締結状態を、図３に示す。図において、６は締結ボルト、７は一方の締結部材、 ８は他方の締結部材、９は回り止めピンを示している。この種の構造物は、燃焼 集合体に隣接して炉心の境界を形成する重要部材であり、長期間使用後において もボルトの締結機能が維持、即ちボルトが健全でなければならない。

【０００３】 締結ボルトの健全性を確認する方法として、超音波探傷試験法があり、従来、 図４及び図５に示すような探傷プローブが適用されている。図４は、直接接触式 の探傷プローブであり、ボルト頭部から超音波を垂直入射させ、その反射波を検 知することにより、ボルトの健全性を診断する。図５は、水浸式の探傷プローブ であり、同様にボルト頭部より超音波を垂直入射させるが、水を介して非接触で 診断できる点が直接接触式と異なる。

【０００４】 なお、図４及び図５において、５はプローブ本体、１３はコイルバネであり、 １４ａ，１４ｂは超音波センサを示している。また、ボルト頭部における超音波 センサ１４ａ，１４ｂの配置は、図６に示すようになっている。

【０００５】 これらの方法において、締結ボルト中における超音波はその軸心に沿って伝搬 する。従って、健全なボルトではボルト底面まで超音波が到達し、底面の反射波 （以下、底面エコーと呼ぶ）のみが検知される。一方、図５中に示すように、ボ ルト中にクラックＦs などの欠陥が存在すると、この欠陥Ｆs によって超音波の 進路が遮られ、底面エコーが低下すると共に、欠陥の反射波（以下、欠陥エコー と呼ぶ）が検知される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述した従来の方法では次のような問題があった。

【０００７】 (1) ボルト中で超音波は軸心に沿って伝搬しているので、図５中に示したよう に軸心と直角方向に伝搬する欠陥Ｆs では欠陥エコーが検知し易いが、斜めに進 展する欠陥ではその反射波が方向を変えて超音波センサに向かって戻らず、欠陥 エコーが検知し難い。

【０００８】 (2) 底面エコーの低下をモニタすることによって、欠陥の進展方向に関係なく 欠陥が検知できるが、この方法では原理的に小さな欠陥の検知は困難であり、ま た底面エコーはボルト頭部形状やプローブのセッティングミスに起因する超音波 の入射損失やボルト中での超音波の減衰によっても低下するので、誤診する危険 性が高い。 (3) 回り止めピンを挟んで２点より超音波を入射させるので、入射点直下の欠 陥検出性は高いが、ピン直下の欠陥検出能力が極端に劣る。

【０００９】 以上のように、従来の点検法には種々の問題があり、十分信頼できる方法とは 言い難い。この種の締結ボルトで懸念される損傷の発生箇所として、第１にボル ト首下部が挙げられ、欠陥の進展方向は作用応力的に斜めに進展することが予想 される。このため、首下部に発生する斜めに進展する欠陥に対する検出能力を十 分備えた締結ボルト点検用プローブの出現が強く望まれていた。

【００１０】 本考案は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的とするところ は、締結ボルトの軸心と直角方向に伝搬する欠陥は勿論のこと、軸心と斜めに進 展する欠陥をも確実に検知することができ、特に首下部に発生する斜めに進展す る欠陥に対する検出能力を十分備えた締結ボルト点検用プローブを提供すること にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記課題を解決するために、次のような構成を採用している。

【００１２】 即ち本考案は、締結ボルトの欠陥を超音波で探知する締結ボルト点検用プロー ブにおいて、締結ボルトの頭部に対して、軸心がボルト軸心と平行となるように 、且つ同一円周上に複数個配設された第１の超音波センサと、締結ボルトのフラ ンジ面に対して、軸心をボルト軸心に向けて傾斜させて同一円周上に、且つ第１ の超音波センサと同一方位に複数個配設された第２の超音波センサと、第１及び 第２の超音波センサと接続され、各センサを駆動すると共に各センサの受信信号 を基に締結ボルトの傷を探知する超音波探傷器と、この超音波探傷器と第１及び 第２の超音波センサとの間に配設され、第１の超音波センサを送・受信兼用とし て機能させるか、第２の超音波センサを送・受信兼用として機能させるか、又は 第１及び第２の超音波センサの一方を送信用、他方を受信用として機能させるか を切換える切換えスイッチとを備えたことを特徴としている。

【００１３】

【作用】

本考案によれば、第１の超音波センサによりボルト頭部からボルト軸心に沿っ て平行に伝搬する超音波ビームを、第２の超音波センサによりフランジ部より斜 めに伝搬する超音波ビームをそれぞれ複数本発生させることができる。

【００１４】 また、切換えスイッチを作動させることにより、第１の超音波センサと第２の 超音波センサをそれぞれ単独に送・受信兼用として用いたり、第１の超音波セン サを受信用とし第２の超音波センサを送信用として組み合わせて用いることがで きる。これにより、３種類の進路の異なる超音波が送受信できることとなり、ボ ルト内部の傷の探知に有効である。

【００１５】

【実施例】 以下、本考案の締結ボルト点検用プローブの実施例を図１，図２を参照して説 明する。 図１は、点検対象の締結ボルト６の頭部における超音波センサの配置と締結状 態を示したもので、図２はプローブの断面を示したものである。

【００１６】 図１において、１ａ，１ｂ，〜，１ｆは垂直超音波センサ（以下、垂直センサ と呼ぶ）であり、ボルト６の頭部において垂直に保持して、同一円周上に複数個 配設する。また、２ａ，２ｂ，〜２ｆは斜角超音波センサ（以下、斜角センサと 呼ぶ）であり、センサ軸をボルト６の内側に向けて傾け、同一円周上に複数個、 上記垂直センサ１ａ，１ｂ，〜１ｆと同一方位に配設する。

【００１７】 ４は各センサを駆動すると共に、各センサの受信信号を基にボルト６の傷を探 知する超音波探傷器である。３は切換えスイッチであり、超音波探傷器４と各セ ンサ間にあって、作動するセンサを選択する。下記（表１）は、切換えスイッチ ３の切換えパターンを示したものである。

【００１８】

【表１】

【００１９】 切換えスイッチ３を切り替えることにより、垂直センサ１ａ，１ｂ，〜，１ｆ をそれぞれ送・受信兼用、斜角センサ２ａ，２ｂ，〜，２ｆを送・受信兼用、及 び斜角センサ１ａ，１ｂ，〜，１ｆを送信用、垂直センサ２ａ，２ｂ，〜，２ｆ を受信用として同一方位であるものを組み合わせ作動させることができる。従っ て、本実施例のように、垂直センサ，斜角センサがそれぞれ６個配設されていれ ば、１８（６×３）通りの切換えパターンがある。

【００２０】 図２は、プローブの断面と超音波の進路を説明したものであり、５はプローブ 本体、１ｂ，１ｅは垂直センサ、２ｂ，２ｅは斜角センサを示す。また、６は点 検対象の締結ボルト、７及び８は締結部材、９は回り止めピン、１０はボルト頭 部とセンサ間に充填された水を示す。図中の矢印（−−→）は、超音波の進路を 示しており、図中では垂直センサ１ｅを送・受信兼用、斜角センサ２ｅを送・受 信兼用、及び斜角センサ２ｂを送信用、垂直センサ１ｂを受信用として作動させ た場合の超音波の進路を表わしている。

【００２１】 図２に示すように、垂直センサ１ｅを送受信兼用として使用する（切換えパタ ーン：表１中の５）ことにより、ボルト軸に直角に進展する欠陥Ｆs を検出する ことができる。また、斜角センサ２ｅを送・受信兼用として使用する（切換えパ ターン：表１中の１１）ことにより、斜めに進展する欠陥Ｆa を検出することが できる。さらに、斜角センサ２ｂを送信用、垂直センサ１ｂを受信用として使用 （切換えパターン：表１中の１４）ことにより、上記Ｆs とＦb の中間の傾きを 有する欠陥Ｆa を検出することができる。

【００２２】 このように本実施例によれば、点検対象の締結ボルト６に垂直センサ１及び斜 角センサ２をセットし、切換えスイッチ３を作動させることにより、締結ボルト ６の円周上数箇所より超音波を入射させることができる。そして、切換えスイッ チ３の切換えパターンを変えることにより、垂直センサ１と斜角センサ２をそれ ぞれ単独に送・受信用兼用或いは両センサ１，２を送信用，受信用として組み合 わせて作動させることにより、３種類の進路の異なる超音波の送受信が可能とな る。

【００２３】 以上の作用により、ピン直下の欠陥検出能力を向上し、ボルト直下部に発生が 予想される斜めに進展する欠陥に対する検出能力を向上すると共に、プローブ自 体を回転させることなく、ボルト全周を均一に点検することができ、効率的で、 信頼性の高い締結ボルトの点検が実現できる。

【００２４】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、締結ボルトの頭部にボルト軸に対する傾 きの異なる第１及び第２の超音波センサを配置し、これらのセンサを切換えスイ ッチにより送・受信兼用、送信用、又は受信用と適宜切換えて使用することによ り、締結ボルトの軸心と直角方向に伝搬する欠陥は勿論のこと、軸心と斜めに進 展する欠陥をも確実に検知することができ、特に首下部に発生する斜めに進展す る欠陥に対する検出能力を十分備えた締結ボルト点検用プローブを実現すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係わる締結ボルト点検用プ
ローブを示す概略構成図、

【図２】実施例におけるプローブ構造及び超音波の伝搬
状態を示す断面図、

【図３】締結ボルトの代表的なボルト形状と締結環境を
示す斜視図、

【図４】従来の直接接触式の探傷プローブを示す断面
図、

【図５】従来の水浸式の探傷プローブを示す断面図、

【図６】従来のボルト頭部における超音波センサの配置
を示す平面図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，〜，１ｆ…垂直超音波センサ（第１の超音
波センサ）、 ２ａ，２ｂ，〜，２ｆ…斜角超音波センサ（第２の超音
波センサ）、 ３…切換えスイッチ、 ４…超音波探傷器、 ５…プローブ本体、 ６…締結ボルト、 ７，８…締結部材、 ９…回り止めピン、 １０…水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 山下 尊宣 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)考案者 西川 賢二 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】締結ボルトの頭部に対して、軸心がボルト
   軸心と平行となるように、且つ同一円周上に複数個配設
   された第１の超音波センサと、前記ボルトのフランジ面
   に対して、軸心をボルト軸心に向けて傾斜させて同一円
   周上に、且つ第１の超音波センサと同一方位に複数個配
   設された第２の超音波センサと、第１及び第２の超音波
   センサと接続され、各センサを駆動すると共に各センサ
   の受信信号を基に前記ボルトの傷を探知する超音波探傷
   器と、この超音波探傷器と第１及び第２の超音波センサ
   との間に配設され、第１の超音波センサを送・受信兼用
   として機能させるか、第２の超音波センサを送・受信兼
   用として機能させるか、又は第１及び第２の超音波セン
   サの一方を送信用、他方を受信用として機能させるかを
   切換える切換えスイッチと、を具備してなることを特徴
   とする締結ボルト点検用プローブ。