JPH0688720A - 二重管境界面の厚さおよび結合状態点検方法および該方法を実施するための装置 - Google Patents

二重管境界面の厚さおよび結合状態点検方法および該方法を実施するための装置

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JPH0688720A
JPH0688720A JP3164956A JP16495691A JPH0688720A JP H0688720 A JPH0688720 A JP H0688720A JP 3164956 A JP3164956 A JP 3164956A JP 16495691 A JP16495691 A JP 16495691A JP H0688720 A JPH0688720 A JP H0688720A
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ディディエール・デスリュエレ
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Fragema
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】合金からなるメッキ層または被覆部材によって
被覆され、かつ合金と同一基本金属を含む合金からなる
管状コアを有する二重管の境界面の厚さと結合状態とを
単純に、素早くかつ正確に点検するための方法を提供す
る。 【構成】管１の全厚さを超音波の伝達時間の測定値およ
び被覆層の厚さの測定値から計算し、そして、管１の境
界面の割れを境界面によって反射される超音波、または
メッキ層または被覆部材のなかに伝わる超音波の増幅お
よび形状の解析によって決定する。装置は超音波トラン
スデユーサーと、誘導ワインデイングとを有し、コイル
１３によって管１に誘導された電流に該当するシグナル
と、トランスデユーサーによって受け取られたシグナル
とのプロセッシングのための手段１２とマルチ周波数交
流電流源１１とからなるようにしたもので、同時に超音
波検査およびフーコー電流検査を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、合金からなるメッキ層
または被覆部材によって被覆され、かつ前記合金と同一
基本金属を含む合金、例えばジルコニウム合金からなる
管状コアを有する二重管の境界面の厚さと結合状態とを
点検するための方法およびこの方法を実施するための装
置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】水冷式核反応炉、特に加圧型水冷式核反応
炉の燃料アセンブリはフレームワークを有し、このフレ
ームワークに焼結ペレット形状のウラニウムやプロトニ
ウムオキシドのような核燃焼物質を閉じ込めたジャケッ
トからなる燃料棒が導入される。
【０００３】ジルコニウムアロイ管からなるジャケット
はジャケット外面に接触したプライマリー液体サーキュ
レーテイング効果下でのひび割れに対する抵抗性を有す
るものでなくてはならない。
【０００４】水冷式核反応炉のアセンブリの燃料棒のジ
ャッケトを構成するために、材料は主にスズと鉄とから
なるジルコニウム基礎合金からなるものでなくてはなら
ない。核反応炉の操作環境下で、燃料棒のジャケットの
照射下における腐蝕安定性を改良するために、また炉心
内の燃料アセンブリのライフタイムを延ばすことを目的
として、それらのジルコニウム合金の組成を変えたりす
ることが提案されてきた。またスズ、鉄またはクロミニ
ウムを含む合金をバナジウム、ニオビウムまたは銅のよ
うな他の元素を含む合金とと置換することが提案されて
いる。
【０００５】また、特許出願他ＥＰ−Ａ−０，２１２，
３５１号では、上記したような従来型のジルコニウム合
金からなる管状インナーコアを含む二重管の形をしたジ
ャケットを生産することと、そのジャケットの腐蝕安定
性を改善するクラッデイング（cladding）またはカバリ
ング（covering）が提案されている。
【０００６】クラッデイングまたはカバリング層を構成
するジルコニウム合金は管のコアを構成する合金と異な
り、鉄と少なくともバナジウム、プラチナおよび銅から
選ばれる一つの元素を含むものである。この表層の厚さ
は、ジャケットの壁の全厚さの５ないし２０％を占める
ものである。
【０００７】より最近になって、複数の会社（フラマト
ーム、コゲマ、セズスおよびジルコチューブ）の共同発
明である特許出願ＦＲ−Ａ−８９−００７６１号では、
ジャケットの壁の全厚さの１０ないし２５％を占める表
層を有する二重管を開示している。この二重管は、ス
ズ、鉄およびニオビウムまたはバナジウムからなるジル
コニウム基本合金からなるものである。この二重管の管
状コアは燃料棒用ジャケットを生産する場合は従来型ジ
ルコニウム合金から製作され、または合金元素として主
にニオビウムを含むジルコニウム基本常勤から製作され
る。
【０００８】すべての場合において、燃料棒用のジャケ
ットを構成する二重管の品質を確かなものにする必要が
ある。特に、管の直径、ジャケットの全厚さ、外側クラ
ッデイング層の厚さおよびクラッデイング層と管のコア
との境界ゾーンの結合力を確かなものにする必要があ
る。
【０００９】バルスエコー法として知られている超音波
診断方法は、ジャケットの全厚さの計算においてクラッ
デイング層を考慮するのに適する。また、超音波はジル
コニウム合金を基本とする二重管のクラッデイング層の
厚さを点検するのに用いられる。
【００１０】このような方法は、セザス（Cezus）と呼
ばれる会社によって出願された特許出願ＦＲ−Ａ−２，
６２９，５８６号に記載されており、この文献では薄い
厚さの層の測定に適した超音波診断が用いられ、この音
響（アコーステイック）特性は厚い管のコアの音響（ア
コーステイック）特性と大変類似している。しかし、こ
れらの方法は、０．４ｍｍ以下の厚さのクラッデイング
の測定を許すものであり、したがって安全な状態でこの
方法の工業的実施は２０ＭＨｚをこえない周波数の超音
波を使用しなくてはならない。８０ないし１００ｕｍの
厚さからなるクラッデイング層の場合は、ジャケットマ
テリアルとして用いられる二重管の場合にもっとも適す
るものであり、非常に高い周波数（例えば１００ＭＨｚ
のオーダー）の超音波を用いる必要が有り、工業的に許
容されるものではない。さらに、燃料棒用のジャケット
の場合、クラッデイング層と二重管の管状コアとは非常
に類似した音響（アコーステイック）特性を有する非常
にわずかながら合金化されたジルコニウム基本合金から
なるもので、その結果、クラッデイング／コア境界面に
おける音響波の反射係数は非常に小さなもの（一般に２
％以下）となる。よって、境界面におけるエコーはたい
へん小さく、そして超音波シグナルの音響的および電気
的ノイズを引き出す。
【００１１】特許出願文献ＦＲ−Ａ−２，５３４，０１
５によって提案された測定方法および装置は、励起電流
による二重管のクラッデイング層に誘導された電流の測
定とその分析とによってジルコニウム合金管を被覆する
ジルコニウムの厚さを決定することを可能とするもの
で、励起電流の周波数は二重管のクラッデイングまたは
カバリング層の名目上の厚さの関数として選択される。
選択された周波数と誘導された電流に該当するシグナル
のプロセッシングとは、同様にある度合いで励起コイル
と二重管壁との間におけるエアギャップの幅の変化の結
果による測定エラーを取り除くことを可能とする。この
技術は、装置を複雑化させるのにもかかわらず、クラッ
デイングを構成する物質の導電性の変化と二重管のコア
を構成する物質の導電性の変化とを補正することは困難
である。さらにこの技術は、二重管のクラッデイングま
たはカバリング層と管状コアとの間の境界面の結合力
と、二重管の全厚さの点検とを独立して実施することは
不可能である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の方法とその方法にもとづく装置が迅速かつ
単純に、二重管のクラッデイングまたはカバリング層と
管状コアとの間の境界面の結合力と、二重管の全厚さの
点検とを独立して実施することが不可能な点である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】合金からなるメッキ層ま
たは被覆部材によって被覆され、かつ前記合金と同一基
本金属を含む合金、例えばジルコニウム合金からなる管
状コアを有する二重管の境界面の厚さと結合状態とを点
検するための方法を、断続的または連続的に前記管の軸
線に沿って前記管の周面を取り巻く測定および点検ゾー
ンに対して、前記管の前記メッキ層または前記被覆部材
のなかに伝わる超音波を実質的に放射状方向に発し、前
記管の内面および外面によって反射される前記超音波
と、前記コアと前記被覆部材と前記境界によって反射さ
れる前記超音波と、前記境界面での結合内の割れによっ
て反射される前記超音波と、または前記メッキ層または
前記被覆部材によって反射される前記超音波を収集し、
前記管の厚さに対する前記超音波の伝達時間を測定し、
前記反射波の増幅および形状を決定し、管を前記マルチ
周波数正弦波電流によって作られた磁気誘導にさらさ
し、フーコーの電流と呼ばれる前記管内に誘導された電
流の増幅および（または）フェーズとして測定し、前記
測定結果から前記被覆層の厚さを求め、前記管の全厚さ
を前記超音波の伝達時間の測定値および前記被覆層の厚
さの測定値から計算し、そして前記管の境界面の割れを
前記境界面によって反射される前記超音波または前記メ
ッキ層または前記被覆部材のなかに伝わる超音波の増幅
および形状の解析によって決定するようにし、また合金
からなるメッキ層または被覆部材によって被覆され、か
つ前記合金と同一基本金属を含む合金、例えばジルコニ
ウム合金からなる管状コアを有する二重管の境界面の厚
さと結合状態とを点検するための装置を、前記装置は少
なくとも一つの超音波トランスデユーサーと、少なくと
も一つの誘導ワインデイングとを有するもので、前記コ
イルによって前記管に誘導された電流に該当するシグナ
ルと、前記トランスデユーサーによって受け取られたシ
グナルとのプロセッシングのための手段とマルチ周波数
正弦波電流源とからなるようにした。
【００１４】
【実施例】図１において、二重管は参照数字１によって
示されており、この二重管１はクラッデイング層３によ
って覆われた管状コア２からなる。この管状コア２はジ
ルコニウム合金から形成されるものであり、またクラッ
デイング層３は第二ジルコニウム合金から形成されるも
のである。第一のジルコニウム合金と第二ジルコニウム
合金は組成は異なる。
【００１５】前記コア２を構成するジルコニウム合金お
よびクラッデイング層３を構成する第二ジルコニウム合
金に含まれる合金元素（alloying elements）の含有量
は１％重量以下である。このことから、コア２およびク
ラッデイング層３は互いに類似した音響特性を有する。
さらに、カバリングまたはクラッデイング層３は薄く形
成され、通常６０ないし８０ｕｍの厚さで、金属性のコ
ア２自身の厚さの値は６００ｕｍよりもわずかながら小
さい。
【００１６】図１に示したような二重管は加圧水型核反
応炉の燃料棒用ジャケットとして利用されるのので、通
常二重管の外径は１０ｍｍ台で、また長さは４ｍｍ台で
ある。図２では、図１に示したような二重管壁の断面図
が示されており、カラッデイングまたはカバリング層に
よって覆われた管状コア２は筒状境界面４にそって金属
コアに結合されている。
【００１７】コア２とクラッデイング層３とによって構
成されるジャケットの壁の全厚さを測定するために、超
音波トランスデユーサー５が用いられる。この超音波ト
ランスデユーサー５はクラッデイング層３の外面を構成
する二重管の外面に向けて超音波ビーム６を発する。
【００１８】二重管１はカップリングメジウムによって
浸たされている。このメジウムは超音波トランスデユー
サー５によって発せられた超音波の伝達を許容する液体
からなる。超音波ビーム６の一部は、ビーム６’として
二重管の表面で反射される。この反射されたビーム６’
は超音波トランスデユーサー５によって回収され、そこ
で電気的信号に変換されてからプロセッシングユニット
７に伝達される。
【００１９】対応するエコー８はオシログラムに表示さ
れる。このオシログラムはそのエコー８の増幅された姿
とタイムスケールに対するエコー（シグナル）８の位置
とを示す。二重管壁を通過して伝達された超音波ビーム
６ａはコア２の内表面によってビーム６’ａとして反射
される。この反射されたビーム６’ａは、超音波トラン
スデユーサー５によって回収され、そこで電気的信号に
変換されてからプロセッシングユニット７に伝達されて
対応するエコー（シグナル）８ａが図３のオシログラム
に表示される。シグナル８とシグナル８ａとの間におけ
るタイムラグは超音波の二重管１の壁を透過するのに要
する時間σＴの二倍に一致する。
【００２０】ジャケットの金属コアないを伝達する超音
波の速さとクラッデイング層を伝達する超音波の速さと
が同じであると仮定することによって、二重管の壁の厚
さに対応するジャケットの厚さｅgのおおよその値を得
ることが可能である。二重管のコアを構成する物質内を
伝わる超音波の速度Ｖaは、クラッデイング物質内を伝
わる超音波の速度Ｖpの速度と同一ではないので、この
測定にもとづく決定はおおざっぱなものである。
【００２１】一方、超音波の伝達時間を直接測定する方
法は、クラッデイング層ｅpの厚さの測定を許容するも
のではない。クラッデイング層３とコア２との間の境界
面４での音響波（アコーステイックウエイヴ）の反射係
数はたいへん小さなもの（通常２％以下）となる。なぜ
なら、クラッデイング層およびコアを構成する物質の音
響特性は互いに非常に小さなものである。
【００２２】さらに、クラッデイング層は壁の全厚さと
比較してたいへん薄いものである。そのため、考慮すべ
き伝達時間の違いはたいへん小さいものとなる。
【００２３】図４、図５および図６は、それぞれ異なる
フーコー電流装置（Foucault-current device）の実施
態様を示すものである。この装置はクラッデイング層に
よって覆われた金属コアから構成される二重管１の外側
クラッデイング層の厚さの測定を可能とする。ジルコニ
ウム合金と金属コアはたいへん少ない量からなる合金元
素を含むものである。
【００２４】ジルコニウム合金に含まれる元素の混合比
の変化は伝導性に影響する。例えば、ジルカロイ（zirc
aloy）、これはスズを含むジルコニウム合金であるが、
このごうきんにおけるスズの含有量が１％変化すると伝
導性の変化は５０％にも達する。そのような変化は、ク
ラッデイング層によって覆われた金属コアの組成と異な
る組成からなるクラッデイング層の厚さをチェックする
ために誘導電流またはフーコー電流に関する技術を用い
ることを可能とする。
【００２５】図４に示すように、管１にある数だけ巻か
れたコイル１０を用いることが可能である。このコイル
はその末端に連結された電流源１１を経由したマルチ周
波数正弦波電流によって電流供給される。誘導電流に対
応する電気的信号はプロセッシングユニット１２によっ
てプロセッシングされる。
【００２６】フーコー電流を測定するための装置の第一
実施態様では、クラッデイング層の厚さの平均値が測定
される。この平均値には管の周面での厚さの変化が含ま
れる。コイル１０の全長にわたる厚さの変化、または中
心軸線上に沿った変化も同様に含まれる。このような原
理にもとづくと、測定はフーコー電流プローブを構成す
るコイルに囲まれた管のセンタリングにも影響される。
よって、適切に測定が実施されてもコイルと管ののセン
タリングが不適正であると測定の精度が減少する。
【００２７】図５に示したような第二の測定技術では、
コイル１４の中心軸が管１の中心軸と直交するようにし
て設けられていることを特徴とする。
【００２８】電流源１１’から供給されるマルチ周波数
正弦波電流によるコイルの励起とプロセッシングユニッ
ト１２’によいる誘導電流に対応した電気的信号のプロ
セッシングは図４に示した装置の場合と同じである。
【００２９】図５示されたような装置では、管１のクラ
ッデイングの厚さの局所的測定の実施を可能とする。
【００３０】図６に示すように、図５に示したコイル１
４と同様のコイル１５を複数個用いることも可能であ
る。この場合、複数のコイル１５は共通の支持体１６に
よって支持され、それぞれのコイル１５の中心軸が管１
の中心軸と直交するようにして設けられていることを特
徴とする。
【００３１】よって、管周面の異なる点において同時に
厚さの測定を実施することが可能となる。図４の矢印１
３方向に管１を移動させることによって管の周面を取り
巻くようにして設けられたコイル１０が管の軸方向に移
動して管の周面全体にわたってフーコー電流による走査
を実施することが可能である。
【００３２】正弦波励起信号の周波数およびコイルのワ
インデイングの次元（直径および高さ）はクラッデイン
グの厚さの変化に対応した測定感度を最適化するよう
に、かつコイルと管表層との間に形成されるエアギャッ
プの幅の変化によって生ずる測定信号の変化を最小にす
るようにして決定される。
【００３３】このエアギャップもしくはリフトオフ効果
は、特許出願ＦＲ−Ａ−２，５３４，０１５に開示され
たように、適当な周波数を選択することによって減少さ
せることが可能である。測定精度を向上させるために、
特にコアおよびクラッデイングの合金の組成の違いによ
って生ずる電気的伝導性の変化に対応するために上記し
た主励起周波数に加えて、一つまたは複数の副周波数を
加える。
【００３４】したがって、本発明にもとづく方法は主周
波数と一つまたは複数の副周波数とからなるマルチ周波
数正弦波励起信号を用いることを特徴とする。
【００３５】特に、コアとクラッデイングを構成する合
金の伝導性の平均変化に感受性のある第二周波数を用い
ることが可能であり、この第二電流はコアおよびクラッ
デイングの厚さの変化に対しては感受性を示さないか、
あるいは示したとしても非常に低いものである。
【００３６】また、２つの補助周波数を用いることも可
能であり、一つはコアを構成するベースマテリアルの伝
導性の変化に感受性を示すものであると同時にクラッデ
イングの伝導性の変化に感受性を示さず、かつコアおよ
びクラッデイングの厚さの変化に対しては感受性を示さ
ないものである。そして、他の一つはクラッデイングの
伝導性の変化にのみ感受性を示す。
【００３７】さらに、リフトオフ効果の測定および補正
を実施するための補足周波数を用いることも可能であ
る。
【００３８】プローブは上記のようにして決定された周
波数を有するそれぞれの正弦波信号によって同時に励起
され、それぞれの正弦波信号に対応するフェーズ（相）
測定およびアンプリチュード（増幅）測定信号はクラッ
デイングの厚さの値をこれらの信号から取り除くプロセ
ッシングモジュールおよびデータプロセッシング手段に
よってデジタル化されて変換される。
【００３９】クラッデイングの厚さの測定はフーコー電
流に対応する信号のフェーズの解析と、フーコー電流に
対応する信号のフェーズと増幅との組み合わせによる解
析とによって測定可能である。前者の解析方法はリフト
オフでの変化に対してさほどの敏感ではないという利点
が有る。
【００４０】通常、フーコー電流によるクラッデイング
の厚さの測定に用いられる装置は、フーコー電流プロー
ブを含み、管上でこのプローブの位置決定を確実なもの
とし、かつ管の正確な誘導を担うチェッキングヘッド
と、
【００４１】このチェッキングヘッド上に固定された少
なくとも一つのフーコー電流プローブと、マルチ周波数
励起正弦波電流源と、チェッキングヘッドを通る管の正
確な移動および誘導のための機械的手段と、管の直線的
前進と管の軸線上での位置を点検するための高精度手段
と、そして実行されたフーコー電流測定によるデータの
獲得およびプロセッシング手段から構成される。
【００４２】フーコー電流によって測定された厚さの正
確な値epと、表面に垂直な方向にあるジャケットの全厚
さでの長手方向超音波伝達時間σｔとを測定することに
よって、図２お呼び図３に示すように、ジャケットの全
厚さについての正確な値を得ることが可能となる。
【００４３】ジャケットの全厚さｅgは、式：ｅp ＝ ｅ
p ＋ （σｔ − ｅp／Ｖp） Ｘ Ｖaによって表わされ
る。この式中、ｅpはフーコー電流によって測定された
クラッデイングの厚さを示し、Ｖpはクラッデイング物
質中での長手方向超音波の速さを示し、Ｖaはコアおよ
び管の物質中での長手方向超音波の速さを示し、そして
σｔはジャケットの全厚さでの超音波の伝達時間を示す
ものである。
【００４４】このような表わし方では、軸線上での点検
および測定を確実にする手段によって完全に決定された
管の軸線上の位置に関して、ｅp／Ｖpはクラッデイング
物質中での超音波の通過時間を表わし、（σｔ − ｅp
／Ｖp）は管のコアでの超音波の通過時間を表わし、
（σｔ − ｅp／Ｖp） Ｘ Ｖa はコアの厚さを表わす。
【００４５】もちろん、この計算は、つぎの場合でのみ
確かなものとなる。すなわち、管の厚さの測定および計
算の過程における有意なエラーを生じさせるぐらいに互
いに異なった値のＶpおよびＶa である場合である。
【００４６】本発明にもとづく方法は、管のクラッデイ
ングとコアとの間の境界面の結合でのフローの検出も可
能とするものである。
【００４７】結合部位におけるフローは取るに足らない
厚さの平面的なものであり、管の表面に平行である。
【００４８】よって、このようなフローをフーコー電流
によって検出するのはたいへんむずかしい。
【００４９】このようなことから、超音波検出方法はク
ラッデイング層の厚さに対応する管表面下のたいへん浅
いフロー（８０ないし１００ｕｍ）にも適用可能であ
る。超音波の反射によって検出する方法も可能である。
このような超音波は図７，図９、図１１に示されてお
り、またそれらに対応するオシログラムは図８、図１
０、図１２に示されている。
【００５０】この反射検出方法の主な欠点は、ひじょう
に大きい周波数を用いる必要性が有るということであ
る。例えば、その周波数は１００ＭＨｚ以上であり、こ
の波長は５０ｕｍよりも薄いジルコニムの波長に対応す
る。
【００５１】図７および図８に示された第一の反射検出
方法によれば、超音波は実質的に管に対して放射状方向
に発振される。
【００５２】図７には、管の外側表面上に反射された超
音波ビーム２１、管のクラッデイング層３とコア２との
間の境界面４に位置したフロー２０上に反射された超音
波ビーム２２、そして管の内側表面に反射されたビーム
２３が示されている。また、図８にはこのようなビーム
に対応するエコー２４、２５および２６が示されてい
る。
【００５３】管の内側表面で反射されたエコーシグナル
２６は、管の外側表面で反射されたエコーシグナル２４
よりも増幅が小さい。これら２つのエコー間のタイムラ
グは、管の厚さのなかを伝わる超音波の伝導時間の二倍
に相当する。
【００５４】境界面４でのフロー２０上の反射に相当す
るエコーシグナル２５は、管の外側表面で反射されるシ
グナルと比較して、より小さな増幅を示し、またタイム
ラグも非常に小さい。なぜなら、クラッデイング層３の
厚さがたいへん小さいからである。
【００５５】よって、この第一の検知方法は、フローが
管の外側表面にたいへん近いということ、また対応する
エコー２５が超音波シグナルの電気的増幅の効果にもと
づく大きな時間幅を有するエコー２４と混ぜ合わされる
ことによって限定されるものである。
【００５６】図９および図１０に示した第二の方法で
は、超音波２７は管の内側表面でまず反射し、つづいて
境界面４のフロー２８のところでまた反射し、さらに管
の内側表面で反射する。
【００５７】この場合、管の内側表面で反射した後に境
界面４のフロー２８のところでまた反射し、さらに管の
内側表面で反射する超音波に対応するエコー２９は、エ
コー２４と比べるとかなりのタイムラグが生ずる。
【００５８】同様に、エコー２９およびそれに続く管の
内側表面で反射されたエコー２９’は小さくて、等しい
増幅と時間幅とをもつことから容易に分離される。しか
し、この方法はフローに依存した手段を与えることが困
難である。また、エミッターとレシーバーとが分離した
超音波トランスデユーサーの使用が必要である。
【００５９】図１１および図１２に第三の方法の測定方
法を示した。点検は管の内側から実施され、また超音波
はフロー３０で直接的な反射を得るような範囲内で発せ
られる。
【００６０】フロー２０での反射に対応するエコー３１
は、管の内側表面で反射されたシグナルと比較してより
小さな増幅と大きいタイムラグを示す。
【００６１】同様に、エコー３１およびそれに続く管の
内側表面で反射されたエコー３１’は小さくて、等しい
増幅と時間幅とをもつことから容易に分離される。
【００６２】しかし、この方法では工業的規模での手段
を与えることは困難である。点検はより小さな径からな
るたいへん長い管の内側から影響される。よって、工業
的規模の方法を用いるのに十分なチェッキングレートを
得ることが困難である。
【００６３】さらに、たいへん高い周波数の超音波を用
いることは、工業的環境でその方法を用いる場合、不利
益となる。なぜなら、この方法は電気的妨害に影響され
るからである。図１３、図１４、図１５および図１６は
二重管１のクラッデイング層３とコア２との境界面４に
おける結合部位でのフローの検出方法を図示したもので
ある。この方法では燃料棒としてジャケットを有する二
重管の壁に超音波が与えられ、つづいてこの超音波は管
の内側表面で反射される。図１３に示すように、この反
射は結合部位になんらフローが認められない管あるいは
管の一部での反射である。
【００６４】この場合、図１４に示されたオシログラム
は底部エコー３６が認められ、その増幅はインプットエ
コー３５と比較して小さいことは注目に値する。
【００６５】サウンドマテリアルにこの方法を適用する
ことは、管のクラッデイング層３とコア２との境界面に
おける超音波の実質的に不可欠な伝達が生ずる。実際、
境界面４での反射は取るに足らない。なぜなら、クラッ
デイング層３とコア２とを構成する物質のアコーステイ
ックインピーダンスは非常に類似しているからである。
【００６６】図１５に示すように、二重管１’のクラッ
デイング層３’とコア２’との境界面４’に存在する結
合部位３７でのフローでは、超音波は反射されて管の内
側表面方向に伝わらない。
【００６７】超音波のエネルギーはクラッデイング層
３’の厚さでの連続的な反射によって消される。
【００６８】かなり弱められた、あるいはすでに存在し
なくなった底部エコー３６’が得られる。インプットエ
コー３５’は幅広くなり、超音波のエネルギーはクラッ
デイング層での連続的な反射によって消される。
【００６９】よって、この方法はサウンドマテリアルと
結合部位にフローを有する物質とを容易に区別すること
を可能とする。
【００７０】この伝達検出方法は、超音波ビームの使用
によって実施することが可能であろう。この場合の超音
波の周波数は上記した反射検出方法と比較してよりいっ
そう容易な方法の実施を可能とする範囲内に設定され
る。
【００７１】例えば、このような周波数の範囲は１０な
いし２０ＭＨｚである。さらに、この方法の実施化を容
易にする超音波トランスデユーサーの利用も可能であ
る。
【００７２】これらの条件は、燃料棒ジャケットの壁の
厚さを点検する場合に現在使われているものに該当す
る。
【００７３】図１７は、超音波トランスデユーサーまた
はセンサー４０を示すもので、二重管１の境界面におけ
る結合部位にあるフローの発見を可能とするものであ
る。
【００７４】センサー４０は超音波ビーム４１のフォー
カシングを適切に行なうために必要なものである。
【００７５】二重管１境界面の結合部位にあるフローは
管の中心軸に平行となるようにして延びたものであるこ
とから、長方形の焦点スポット４２を得ることが必要と
なる。その長手方向の軸は管の中心軸と平行となるもの
である。センサーのフォーカシングレンズの表面４３
は、湾曲して切欠されている。そして焦点スポットの適
切な調整は底部エコー（図１４の３６）が最大増幅され
るようにしてセンサーの位置を合わせることによってな
される。
【００７６】さらに、センサーは幅広いバンドを有する
ものでなくてはならない。これは高ダンピング（high d
amping）によってなされる。さらに、たいへん狭いエコ
ーが得られ、インプトエコー（図１４の３５）は明らか
に底部エコー（図１４の３６）と分離可能となる。フロ
ー３７（図１５）のような結合部位のフローを通過する
インプットエコー（図１６の３５’）の時間幅のより良
い表示も得られる。
【００７７】センサーはメカニカルデスプレスメントア
センブリ（機械的移動手段）上に設けられる（図示せ
ず）。これによってセンサーのフォーカシングが適切に
なされ、管の軸に対して焦点スポットや、水のようなカ
プリングリキッドや、ビームの入射方向等を適切に調整
することが可能となる。
【００７８】以上のように構成されることによって、同
時に超音波検査およびフーコー電流検査を実施すること
によって二重管の境界面結合部位と厚さとを単純に、素
早く、そして正確に検査することが可能となる。もちろ
ん、本発明は上記の実施態様に限定されるものではな
い。
【００７９】
【発明の効果】以上のことから、本発明にもとづく方法
および装置は、合金からなるメッキ層または被覆部材に
よって被覆され、かつ前記合金と同一基本金属を含む合
金、例えばジルコニウム合金からなる管状コアを有する
二重管の境界面の厚さと結合状態とを点検するための方
法を、断続的または連続的に前記管の軸線に沿って前記
管の周面を取り巻く測定および点検ゾーンに対して、前
記管の前記メッキ層または前記被覆部材のなかに伝わる
超音波を実質的に放射状方向に発し、前記管の内面およ
び外面によって反射される前記超音波と、前記コアと前
記被覆部材と前記境界によって反射される前記超音波
と、前記境界面での結合内の割れによって反射される前
記超音波と、または前記メッキ層または前記被覆部材に
よって反射される前記超音波を収集し、前記管の厚さに
対する前記超音波の伝達時間を測定し、前記反射波の増
幅および形状を決定し、管を前記マルチ周波数正弦波電
流によって作られた磁気誘導にさらさし、フーコーの電
流と呼ばれる前記管内に誘導された電流の増幅および
（または）フェーズとして測定し、前記測定結果から前
記被覆層の厚さを求め、前記管の全厚さを前記超音波の
伝達時間の測定値および前記被覆層の厚さの測定値から
計算し、そして前記管の境界面の割れを前記境界面によ
って反射される前記超音波または前記メッキ層または前
記被覆部材のなかに伝わる超音波の増幅および形状の解
析によって決定するようにし、また合金からなるメッキ
層または被覆部材によって被覆され、かつ前記合金と同
一基本金属を含む合金、例えばジルコニウム合金からな
る管状コアを有する二重管の境界面の厚さと結合状態と
を点検するための装置を、前記装置は少なくとも一つの
超音波トランスデユーサーと、少なくとも一つの誘導ワ
インデイングとを有するもので、前記コイルによって前
記管に誘導された電流に該当するシグナルと、前記トラ
ンスデユーサーによって受け取られたシグナルとのプロ
セッシングのための手段とマルチ周波数交流電流源とか
らなるようにしたものなので、同時に超音波検査および
フーコー電流検査を実施することによって二重管の境界
面結合部位と厚さとを単純に、素早く、そして正確に検
査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にもとづく方法が実施される二重管の
断面図である。
【図２】 本発明にもとづく方法が実施される二重管の
断面図の部分的断面図である。
【図３】 図２に示した二重管の壁に反射された超音波
の増幅を時間の関数として表わしたグラフである。
【図４】 本発明にもとづく方法および装置の一例を示
す概略説明図である。
【図５】 本発明にもとづく方法および装置の一例を示
す概略説明図である。
【図６】 本発明にもとづく方法および装置の一例を示
す概略説明図である。
【図７】 超音波がどのようにして二重管内を伝わるか
について説明するための図である。
【図８】 図７にもとづく超音波伝導のオシログラムの
示す図である。
【図９】 超音波がどのようにして二重管内を伝わるか
について説明するための図である。
【図１０】 図９にもとづく超音波伝導のオシログラム
の示す図である。
【図１１】 超音波がどのようにして二重管内を伝わる
かについて説明するための図である。
【図１２】 図１１にもとづく超音波伝導のオシログラ
ムの示す図である。
【図１３】 超音波がどのようにして二重管内を伝わる
かについて説明するための図である。
【図１４】 図１３にもとづく超音波伝導のオシログラ
ムの示す図である。
【図１５】 超音波がどのようにして二重管内を伝わる
かについて説明するための図である。
【図１６】 図１５にもとづく超音波伝導のオシログラ
ムの示す図である。
【図１７】 二重管のフローを検出するための装置の概
略を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 二重管 ２ コア ３ 被覆部材（カバー、クラッデイング層） ４ 境界面 ５ トランスデユーサー ７ プロセッシング手段 １０ コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591146424 ソシエテ・エン・ノン・コレクティフ・ジ ールクチューブ フランス・92400・クールベブワイエ・プ ラス・ドゥ・アイリス・ツール・マンハッ タン・６ (72)発明者 ディディエール・デスリュエレ フランス・73460・グレイ−シュール−イ セレ・リュ・ドゥ・モンテ・フォンティー ヌ（番地なし)

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合金からなるメッキ層または被覆部材
    （３、３’）によって被覆され、かつ前記合金と同一基
    本金属を含む合金、例えばジルコニウム合金からなる管
    状コア（２、２’）を有する二重管（１、１’）の境界
    面（４）の厚さと結合状態とを点検するための方法であ
    って、該方法は、 断続的または連続的に前記管の軸線に沿って前記管の周
    面を取り巻く測定および点検ゾーンに対して、前記管
    （１）の前記メッキ層または前記被覆部材（３）のなか
    に伝わる超音波を実質的に放射状方向に発し、 前記管（１）の内面および外面によって反射される前記
    超音波と、前記コア（２）と前記被覆部材（３）と前記
    境界（４）によって反射される前記超音波と、前記境界
    面（４、４’）での結合（２０、２８、３０、３７）内
    の割れによって反射される前記超音波と、または前記メ
    ッキ層または前記被覆部材（３）によって反射される前
    記超音波を収集し、 前記管（１）の厚さに対する前記超音波の伝達時間を測
    定し、 前記反射波の増幅および形状を決定し、 管（１、１’）を前記マルチ周波数正弦波電流によって
    作られた磁気誘導にさらさし、 フーコーの電流と呼ばれる前記管（１、１’）内に誘導
    された電流の増幅および（または）フェーズとして測定
    し、 前記測定結果から前記被覆層（３、３’）の厚さを求
    め、 前記管（１）の全厚さを前記超音波の伝達時間の測定値
    および前記被覆層（３、３’）の厚さの測定値から計算
    し、そして前記管の境界面（４、４’）の割れを前記境
    界面（４、４’）によって反射される前記超音波または
    前記メッキ層または前記被覆部材（３、３’）のなかに
    伝わる超音波の増幅および形状の解析によって決定する
    ことを特徴とする二重管境界面の厚さおよび結合状態点
    検方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載にもとづく方法であって、
    前記超音波の波長は１０から２０ＭＨｚの範囲である二
    重管境界面の厚さおよび結合状態点検方法。
  3. 【請求項３】 請求項１および請求項２記載にもとづく
    方法であって、前記マルチ周波数正弦波電流は、 前記管が前記マルチ周波数正弦電流によって作られた磁
    気誘導にさらされた場合、前記メッキ層または前記被覆
    部材（３、３’）の厚さの変化に対する感度を最も効果
    的に利用するためと、空気ギャップの変化によって起こ
    る誘導電流に相当するシグナルの変化を最小にするため
    とによって決定された主周波数と、そして前記コア
    （２、２’）または前記管（１、１’）の前記被覆層
    （３、３’）を構成する合金の少なくとも一つの導電性
    の変化に対して感受性があり、また前記被覆（３、
    ３’）の、または前記コア（２、２’）の金属の厚さの
    変化に対して非常にわずかながらの感受性がある少なく
    とも相補的な第二周波数とを有することを特徴とする二
    重管境界面の厚さおよび結合状態点検方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載にもとづく方法であって、
    シグナルを出す前記マルチ周波数は、前記管のコア
    （２、２’）および前記メッキ層または前記被覆部材
    （３、３’）を構成する合金の導電性の平均変位に対し
    て感受性を有し、また前記被覆（３、３’）および前記
    コア（２、２’）の金属の厚さの変化に対して非常にわ
    ずかながらの感受性がある相補的な第二周波数を有する
    ことを特徴とする二重管境界面の厚さおよび結合状態点
    検方法。
  5. 【請求項５】 請求項３記載にもとづく方法であっ
    て、シグナルを出す前記マルチ周波数は、２つの相補的
    な第二周波数を有し、前記第二周波数のひとつは前記管
    のコア（２、２’）を構成する合金の導電性の変化に対
    して感受性を有し、また前記メッキ層または前記被覆部
    材（３、３’）を構成する合金の導電性の変化および前
    記被覆（３、３’）および前記コア（２、２’）の金属
    の厚さの変化に対して非常にわずかながらの感受性があ
    るもので、また前記第二周波数の他のひとつは、前記メ
    ッキ層または前記被覆部材（３、３’）を構成する合金
    の導電性の変化のみに感受性があることを特徴とする二
    重管境界面の厚さおよび結合状態点検方法。
  6. 【請求項６】 請求項３、４および５記載にもとづく
    方法であって、前記マルチ周波数シグナルは前記空気ギ
    ャップの変化に感受性のある相補的な周波数を有するこ
    とを特徴とする二重管境界面の厚さおよび結合状態点検
    方法。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか一項記載
    の方法であって、前記二重管（１、１’）の壁の全厚さ
    ｅgは、 式：ｅg＝ｅp＋（σｔ−ｅp／Ｖp）ｘＶa によって表わされ、前記式中、前記ｅpは フーコーの
    電流のよって測定された前記メッキ層または前記被覆部
    材の厚さを表わすもので、前記Ｖpは 前記メッキ層また
    は前記被覆部材における前記超音波の速度を表わすもの
    で、前記σｔは前記管の全厚さにおける前記超音波の伝
    導時間を表わすものであることを特徴とする二重管境界
    面の厚さおよび結合状態点検方法。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか一項記載の
    方法であって、前記境界面（４、４’）における前記管
    （１、１’）の結合は、前記結合部分（３７）でのひび
    割れを検知することによって決定されるもので、前記検
    知は超音波を前記境界面（４、４’）と前記メッキ層ま
    たは前記被覆部材（３、３’）とに透過させることによ
    ってなされ、前記境界面（４’）および前記管の外面で
    の反射によって得られたインプットエコー（３５’）の
    広がりによって示され、また前記管（１’）の内壁上で
    反射された超音波によって得られたひじょうに弱いある
    いは消滅した底面エコー（３６’）によって、前記境界
    面（４、４’）における前記結合部分（３７）でのひび
    割れが検知されることを特徴とする二重管境界面の厚さ
    および結合状態点検方法。
  9. 【請求項９】 合金からなるメッキ層または被覆部材
    （３、３’）によって被覆され、かつ前記合金と同一基
    本金属を含む合金、例えばジルコニウム合金からなる管
    状コア（２、２’）を有する二重管（１、１’）の境界
    面の厚さと結合状態とを点検するための装置であって、
    前記装置は少なくとも一つの超音波トランスデユーサー
    （５、４０）と、少なくとも一つの誘導ワインデイング
    （１０、１４、１５）とを有するもので、前記コイル
    （１０、１４、１５）によって前記管（１、１’）に誘
    導された電流に該当するシグナルと、前記トランスデユ
    ーサー（５、４０）によって受け取られたシグナルとの
    プロセッシングのための手段（７、１２）とマルチ周波
    数正弦波電流（１１、１１’）源とからなることを特徴
    とする二重管境界面の厚さおよび結合状態点検装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載にもとづく装置であっ
    て、励起コイル（１０）は前記管（１）の中心軸と同一
    線上にある中心軸を有するようにして前記管（１）の周
    面に巻かれていることを特徴とする二重管境界面の厚さ
    および結合状態点検装置。
  11. 【請求項１１】 請求項９記載にもとづく装置であっ
    て、前記コイル（１４）は前記（１）の中心軸と直交す
    る中心軸を有することを特徴とする二重管境界面の厚さ
    および結合状態点検装置。
  12. 【請求項１２】 請求項９記載にもとづく装置であっ
    て、前記装置は複数のコイル（１５）を有し、前記コイ
    ル（１５）は前記管（１）の中心軸と直交する中心軸を
    有するよものであることを特徴とする二重管境界面の厚
    さおよび結合状態点検装置。
  13. 【請求項１３】 請求項９ないし１２のいずれか一項記
    載の装置であって、前記管（１）に結合し、かつ前記コ
    イル（１０、１４、１５）の位置を前記管（１）の円周
    に沿って移動させる機械的手段を有することを特徴とす
    る二重管境界面の厚さおよび結合状態点検装置。
  14. 【請求項１４】 請求項９記載にもとづく装置であっ
    て、前記トランスデユーサー（４０）はシリンダー状の
    焦点合わせレンズを有するもので、前記シリンダーの長
    手方向の軸は前記管（１）の中心軸と平行な位置関係に
    あり、長楕円形の焦点スポット（４２）に超音波ビーム
    の焦点を合わせるものであるあることを特徴とする二重
    管境界面の厚さおよび結合状態点検装置。
JP3164956A 1990-06-08 1991-06-10 二重管境界面の厚さおよび結合状態点検方法および該方法を実施するための装置 Withdrawn JPH0688720A (ja)

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FR9007187 1990-06-08
FR9007187A FR2663115B1 (fr) 1990-06-08 1990-06-08 Procede et dispositif de controle de l'epaisseur et de la cohesion de l'interface d'un tube duplex.

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JPH0688720A true JPH0688720A (ja) 1994-03-29

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