JPH07104430B2 - 燃料棒超音波探傷方法及び探傷装置 - Google Patents
燃料棒超音波探傷方法及び探傷装置Info
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- JPH07104430B2 JPH07104430B2 JP2100703A JP10070390A JPH07104430B2 JP H07104430 B2 JPH07104430 B2 JP H07104430B2 JP 2100703 A JP2100703 A JP 2100703A JP 10070390 A JP10070390 A JP 10070390A JP H07104430 B2 JPH07104430 B2 JP H07104430B2
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- G01N29/04—Analysing solids
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は融接法及び固相接合法による棒状及び管材等の
溶接部超音波探傷検査に係わり、特にパルス磁気溶接ま
たはティグ溶接により溶接した原子炉用燃料棒の溶接部
欠陥の超音波探傷方法及び探傷装置に関する。
溶接部超音波探傷検査に係わり、特にパルス磁気溶接ま
たはティグ溶接により溶接した原子炉用燃料棒の溶接部
欠陥の超音波探傷方法及び探傷装置に関する。
第11図は燃料棒の溶接部を示す図で、同図（ａ）はパル
ス磁気溶接による試料、同図（ｂ）はティグ溶接による
試料、第12図は従来の棒材又は管材の超音波探傷検査方
法の説明図、第13図は従来の燃料棒溶接部の超音波探傷
検査方法の説明図で、12は被検材、13はＡ面、14、14′
はＢ面、15はＣ面、16は中心軸、17は探傷域、61、62は
端栓、63、64は被覆管、65は探触子、66は付き合わせ接
合部、67は被検材、68は中心軸である。
ス磁気溶接による試料、同図（ｂ）はティグ溶接による
試料、第12図は従来の棒材又は管材の超音波探傷検査方
法の説明図、第13図は従来の燃料棒溶接部の超音波探傷
検査方法の説明図で、12は被検材、13はＡ面、14、14′
はＢ面、15はＣ面、16は中心軸、17は探傷域、61、62は
端栓、63、64は被覆管、65は探触子、66は付き合わせ接
合部、67は被検材、68は中心軸である。
被検材としての燃料棒の溶接部は通常の棒材または管材
と異なり、第11図（ａ）及び（ｂ）に示すように端栓61
または62と被覆管63または64をパルス磁気溶接またはテ
ィグ溶接していて、溶接部はＡ面13、Ｂ面14または14′
及びＣ面15の３種の異なった外径を持っている。
と異なり、第11図（ａ）及び（ｂ）に示すように端栓61
または62と被覆管63または64をパルス磁気溶接またはテ
ィグ溶接していて、溶接部はＡ面13、Ｂ面14または14′
及びＣ面15の３種の異なった外径を持っている。
従来、燃料棒溶接部をＸ線で検査する場合は、溶接部探
傷域17の一方の側からＸ線を照射し、探傷域の側に置い
た写真フィルム上にＸ線撮影し、撮影画像から溶接欠陥
の判定を行っていた。
傷域17の一方の側からＸ線を照射し、探傷域の側に置い
た写真フィルム上にＸ線撮影し、撮影画像から溶接欠陥
の判定を行っていた。
また、棒材又は管材などの超音波探傷検査は、第12図に
示すように超音波探触子65を固定し、中心軸68を軸とし
て被検材67を回転させつつ左右に移動させ、突き合わせ
溶接部66の探傷検査を行っていたが、燃料棒のような外
径の異なる溶接部の探傷検査を実施しようとすると、第
13図に示すように被検材12の探傷域17の最大径のＣ面15
に水距離を調整するため、Ａ面13及びＢ面14では水距離
が変化し、また、Ｂ面14では探触子63が面と垂直になら
ないため音圧が変化し、均一な検査を行えなかった。
示すように超音波探触子65を固定し、中心軸68を軸とし
て被検材67を回転させつつ左右に移動させ、突き合わせ
溶接部66の探傷検査を行っていたが、燃料棒のような外
径の異なる溶接部の探傷検査を実施しようとすると、第
13図に示すように被検材12の探傷域17の最大径のＣ面15
に水距離を調整するため、Ａ面13及びＢ面14では水距離
が変化し、また、Ｂ面14では探触子63が面と垂直になら
ないため音圧が変化し、均一な検査を行えなかった。
ところで、Ｘ線検査では拡大撮影は不可能であるため、
現寸大の写真フィルム像で欠陥の有無を確認する。Ｘ線
の焦点径はmmオーダとからなり大きく、フィルムにも当
然ながら解像の限界があるため、φ0.2mm程度の欠陥識
別しか行えない。また、φ0.2mm程度の欠陥も判定者の
技量に負う所が大きい。通常の検査はXY2方向の平面で
あるため、多方向の欠陥検査を実施するには写真フィル
ムの撮影、現像等多大な工数を必要とする。さらに、Ｘ
線検査には照射室、操作室、フィルム現像暗室及び検査
用暗室等の特異な作業空間が必要であり、また、フィル
ム現像を行うため瞬時検査判定が行えない。
現寸大の写真フィルム像で欠陥の有無を確認する。Ｘ線
の焦点径はmmオーダとからなり大きく、フィルムにも当
然ながら解像の限界があるため、φ0.2mm程度の欠陥識
別しか行えない。また、φ0.2mm程度の欠陥も判定者の
技量に負う所が大きい。通常の検査はXY2方向の平面で
あるため、多方向の欠陥検査を実施するには写真フィル
ムの撮影、現像等多大な工数を必要とする。さらに、Ｘ
線検査には照射室、操作室、フィルム現像暗室及び検査
用暗室等の特異な作業空間が必要であり、また、フィル
ム現像を行うため瞬時検査判定が行えない。
Ｘ線検査は上述の欠点を有しているのみならず、透過法
による撮影であるため、固相接合の場合、接合部と未接
合部の像が重なり、また固相接合の場合に発生する空孔
は50μｍ以下と小さいため識別が不可能である。
による撮影であるため、固相接合の場合、接合部と未接
合部の像が重なり、また固相接合の場合に発生する空孔
は50μｍ以下と小さいため識別が不可能である。
超音波探傷検査において精密探傷を行う場合に用いる焦
点径は通常φ0.5mmであるが、さらに、φ0.1〜0.3mmと
Ｘ線検査の場合の1/10〜1/20程度にすることが可能で、
反射波を電気的に受信するため、理論上１μｍの欠陥で
も識別することができる。しかし、実際は物質内での減
衰、被検材組織の粒度状態からくるエコーにより10μｍ
程度となる。ところが、超音波を発振する探触子と被検
材との間隔が一定でないと、被検材内部に伝わる超音波
の強度が変化し、被検材内部の欠陥からのエコーに差が
生じ、一定の評価が行えない欠点を有している。
点径は通常φ0.5mmであるが、さらに、φ0.1〜0.3mmと
Ｘ線検査の場合の1/10〜1/20程度にすることが可能で、
反射波を電気的に受信するため、理論上１μｍの欠陥で
も識別することができる。しかし、実際は物質内での減
衰、被検材組織の粒度状態からくるエコーにより10μｍ
程度となる。ところが、超音波を発振する探触子と被検
材との間隔が一定でないと、被検材内部に伝わる超音波
の強度が変化し、被検材内部の欠陥からのエコーに差が
生じ、一定の評価が行えない欠点を有している。
本発明は燃料棒の溶接部のように異なった外径と傾斜あ
るいは曲率を持った被検材の検査を行うことのできる燃
料棒超音波探傷方法及び探傷装置を提供することを目的
とする。
るいは曲率を持った被検材の検査を行うことのできる燃
料棒超音波探傷方法及び探傷装置を提供することを目的
とする。
本発明は、少なくとも一部を水中に浸した燃料棒被検材
を回転させつつ、被検材表面に沿って被検材軸方向に超
音波探触子を移動させて被検材の外形形状を計測する段
階、計測データに基づき超音波探触子と被検材表面との
水距離を一定に維持するとともに、超音波探触子の超音
波照射角度を制御しつつ回転する被検材表面に沿って被
検材軸方向に超音波探触子を移動させ、探傷を行う段階
からなる燃料棒超音波探傷方法、 及び、所定温度範囲内に温度制御された水が注入された
水槽と、水槽内に挿入され、水に浸された燃料棒被検材
を回転駆動する回転駆動手段と、超音波探触子を移動さ
せるとともに、超音波照射角度を変化させる超音波探触
子駆動手段と、回転駆動手段を制御するとともに、被検
材外形形状データに基づき超音波探触子と被検材表面と
の水距離を一定に維持し、被検材表面に対して超音波を
垂直に照射するように超音波駆動手段を制御する信号処
理制御手段と、信号処理制御手段からの探傷データを表
示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
を回転させつつ、被検材表面に沿って被検材軸方向に超
音波探触子を移動させて被検材の外形形状を計測する段
階、計測データに基づき超音波探触子と被検材表面との
水距離を一定に維持するとともに、超音波探触子の超音
波照射角度を制御しつつ回転する被検材表面に沿って被
検材軸方向に超音波探触子を移動させ、探傷を行う段階
からなる燃料棒超音波探傷方法、 及び、所定温度範囲内に温度制御された水が注入された
水槽と、水槽内に挿入され、水に浸された燃料棒被検材
を回転駆動する回転駆動手段と、超音波探触子を移動さ
せるとともに、超音波照射角度を変化させる超音波探触
子駆動手段と、回転駆動手段を制御するとともに、被検
材外形形状データに基づき超音波探触子と被検材表面と
の水距離を一定に維持し、被検材表面に対して超音波を
垂直に照射するように超音波駆動手段を制御する信号処
理制御手段と、信号処理制御手段からの探傷データを表
示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
本発明は、先ず、水中において回転させた燃料棒被検材
の軸方向に超音波探触子を移動させて被検材の外形形状
を計測し、次いで外形形状データに基づいて被検材表面
と一定の水距離に維持しつつ、被検材表面に対して超音
波照射角度が垂直になるよう探触子を駆動制御し、被検
材の全周の探傷信号を全探傷域にわたり収集して被検材
溶接部の欠陥検査を行うことができる。
の軸方向に超音波探触子を移動させて被検材の外形形状
を計測し、次いで外形形状データに基づいて被検材表面
と一定の水距離に維持しつつ、被検材表面に対して超音
波照射角度が垂直になるよう探触子を駆動制御し、被検
材の全周の探傷信号を全探傷域にわたり収集して被検材
溶接部の欠陥検査を行うことができる。
〔実施例〕 以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
第１図乃至第４図は本発明による燃料棒溶接部超音波探
傷方法及び探傷装置の一実施例を示す図で、第１図
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ超音波探傷装置本
体の概略図の正面図、側面図及び俯瞰図、第２図（ａ）
及び（ｂ）は駆動部本体概略図の正面図及び側面図、第
３図は水槽部概略図、第４図は超音波探傷システム構成
図、第５図は燃料棒溶接部外径測定方法の説明図、第６
図は燃料棒溶接部探傷時の探触子動作説明図、第７図は
探触子ストローク範囲を示す図で、同図（ａ）は正面
図、同図（ｂ）は側面図、第８図はＡスコープ表示を示
す図、第９図はＣスコープ表示を示す図、第10図はＢス
コープ表示を示す図で、同図（ａ）及び（ｂ）はそれぞ
れ縦断面表示及び横断面表示を示す図である。なお第13
図と同一番号は同一内容を示している。また、１は駆動
部本体、２は架台、３は恒温槽、４はフィルタ、５は純
水製造装置、６は水循環ポンプ、７は貯水槽、11は探触
子、21はＸ軸用サーボモータ、22はＹ軸ステッピングモ
ータ、23はＺ軸用サーボモータ、24はθ角用サーボモー
タ、25は回転駆動用サーボモータ、26はコレクトチャッ
ク、27は内装水槽、28は外装水槽、29は水槽受け皿、30
はキャップ、31はエアーナイフ、32は位置検出ストッ
パ、33、34はオーバフロー口、35はＸ−Ｙテーブル、36
は給水口、41は操作盤、42は操作スイッチ、43はシーケ
ンサ、44はパソコン、45〜49はモータドライバ、50はパ
ルス発信器、51はCRT、52は超音波探傷装置、53は超音
波寸法測定装置、54はキーボードである。
傷方法及び探傷装置の一実施例を示す図で、第１図
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ超音波探傷装置本
体の概略図の正面図、側面図及び俯瞰図、第２図（ａ）
及び（ｂ）は駆動部本体概略図の正面図及び側面図、第
３図は水槽部概略図、第４図は超音波探傷システム構成
図、第５図は燃料棒溶接部外径測定方法の説明図、第６
図は燃料棒溶接部探傷時の探触子動作説明図、第７図は
探触子ストローク範囲を示す図で、同図（ａ）は正面
図、同図（ｂ）は側面図、第８図はＡスコープ表示を示
す図、第９図はＣスコープ表示を示す図、第10図はＢス
コープ表示を示す図で、同図（ａ）及び（ｂ）はそれぞ
れ縦断面表示及び横断面表示を示す図である。なお第13
図と同一番号は同一内容を示している。また、１は駆動
部本体、２は架台、３は恒温槽、４はフィルタ、５は純
水製造装置、６は水循環ポンプ、７は貯水槽、11は探触
子、21はＸ軸用サーボモータ、22はＹ軸ステッピングモ
ータ、23はＺ軸用サーボモータ、24はθ角用サーボモー
タ、25は回転駆動用サーボモータ、26はコレクトチャッ
ク、27は内装水槽、28は外装水槽、29は水槽受け皿、30
はキャップ、31はエアーナイフ、32は位置検出ストッ
パ、33、34はオーバフロー口、35はＸ−Ｙテーブル、36
は給水口、41は操作盤、42は操作スイッチ、43はシーケ
ンサ、44はパソコン、45〜49はモータドライバ、50はパ
ルス発信器、51はCRT、52は超音波探傷装置、53は超音
波寸法測定装置、54はキーボードである。
第１図において、本燃料棒溶接部超音波探傷装置本体は
探触子駆動系と水循環系とからなり、駆動系は架台２に
設けられた超音波探触子11を動作させる駆動部本体１を
有し、水循環系は恒温槽３、フィルタ４、純水製造装置
５、水循環ポンプ６及び貯水槽７等から構成されてい
る。
探触子駆動系と水循環系とからなり、駆動系は架台２に
設けられた超音波探触子11を動作させる駆動部本体１を
有し、水循環系は恒温槽３、フィルタ４、純水製造装置
５、水循環ポンプ６及び貯水槽７等から構成されてい
る。
次に、探触子駆動系と水循環系の概略を第２図、第３図
により説明する。
により説明する。
駆動系は、第２図に示すように、探触子駆動用のＸ軸用
サーボモータ21、Ｚ軸用サーボモータ23、角度変更用サ
ーボモータ24及びＹ軸用ステッピングモータ22を有する
とともに、被検材12を把持するコレクトチャック26を介
して被検材を回転駆動するサーボモータ25を有し、詳細
は後述するように被検材12を回転駆動しながら探触子を
３次元的に駆動し、かつ探触子からの超音波照射角度を
変えて探傷できるようになっている。
サーボモータ21、Ｚ軸用サーボモータ23、角度変更用サ
ーボモータ24及びＹ軸用ステッピングモータ22を有する
とともに、被検材12を把持するコレクトチャック26を介
して被検材を回転駆動するサーボモータ25を有し、詳細
は後述するように被検材12を回転駆動しながら探触子を
３次元的に駆動し、かつ探触子からの超音波照射角度を
変えて探傷できるようになっている。
水循環系は、内外槽27、28を水槽受け皿29に載せる構造
となっており、水槽は燃料棒の水に対する放射線等の影
響を考え、燃料棒の先端の被検材部のみが水浸するよう
水槽容積を小さくした局部水浸式となっている。
となっており、水槽は燃料棒の水に対する放射線等の影
響を考え、燃料棒の先端の被検材部のみが水浸するよう
水槽容積を小さくした局部水浸式となっている。
第３図に示すように水槽は円筒型の内装水槽27とそれを
覆う外装水槽28の２重構造となっており、外装水槽28は
被検材12の回転により内装水槽27内の水が飛散するのを
防止するとともに後述のエアーナイフ31を取りつけるた
めに設けてあり、さらに、外装水槽28の下に水槽受け皿
29を設けてある。
覆う外装水槽28の２重構造となっており、外装水槽28は
被検材12の回転により内装水槽27内の水が飛散するのを
防止するとともに後述のエアーナイフ31を取りつけるた
めに設けてあり、さらに、外装水槽28の下に水槽受け皿
29を設けてある。
内装水槽27の右端に被検材12を通す穴を有するキャップ
30がねじ込まれ、これは被検材12が異なる外径ごとに交
換され、キャップ30の穴径は被検材12の外径より約0.1m
m太くして被検材12が回転により損傷しないようにして
ある。そのため、このギャップから被検材12を伝わって
水が流れたり、被検材12を水槽から抜くとき多量の水が
流出したりするので、外装水槽28の右内側にエアーナイ
フ31を取り付け、空気圧力３〜6kg/cm2の圧縮エアーを
吹きつけて被検材を伝わってくる水を外装水槽28内に飛
散させ、コレクトチャック26側への水の流出を防いでい
る。また、内装水槽27及び外装水槽28の上部には探触子
11が動く範囲のみオーバフロー口33及び34が設けられて
いて、空気との接触面を可能な限り小さくし、ホコリ等
により水が汚れるのを防止するようにしている。
30がねじ込まれ、これは被検材12が異なる外径ごとに交
換され、キャップ30の穴径は被検材12の外径より約0.1m
m太くして被検材12が回転により損傷しないようにして
ある。そのため、このギャップから被検材12を伝わって
水が流れたり、被検材12を水槽から抜くとき多量の水が
流出したりするので、外装水槽28の右内側にエアーナイ
フ31を取り付け、空気圧力３〜6kg/cm2の圧縮エアーを
吹きつけて被検材を伝わってくる水を外装水槽28内に飛
散させ、コレクトチャック26側への水の流出を防いでい
る。また、内装水槽27及び外装水槽28の上部には探触子
11が動く範囲のみオーバフロー口33及び34が設けられて
いて、空気との接触面を可能な限り小さくし、ホコリ等
により水が汚れるのを防止するようにしている。
これら循環系で使用される水は、第１図で示す貯水槽７
から順次水循環ポンプ６、純水製造装置５、フィルタ
４、恒温槽３を経て、給水口36から内装水槽28、さらに
外装水槽29へと循環して貯水槽７に戻る。循環水はフィ
ルタ４及び純水製造装置５で一定水準の水に浄化され、
ヒータ及びクーラ付の恒温槽３により設定温度20〜40℃
に対し±0.5℃で管理して超音波の伝播速度が一定にな
るようにし、また空の内装水槽27に注水したとき水温が
10〜15℃程度であると気泡が多数発生して内装水槽27の
内面に付着するので、これを防止するために脱気するよ
うにしている。
から順次水循環ポンプ６、純水製造装置５、フィルタ
４、恒温槽３を経て、給水口36から内装水槽28、さらに
外装水槽29へと循環して貯水槽７に戻る。循環水はフィ
ルタ４及び純水製造装置５で一定水準の水に浄化され、
ヒータ及びクーラ付の恒温槽３により設定温度20〜40℃
に対し±0.5℃で管理して超音波の伝播速度が一定にな
るようにし、また空の内装水槽27に注水したとき水温が
10〜15℃程度であると気泡が多数発生して内装水槽27の
内面に付着するので、これを防止するために脱気するよ
うにしている。
次に、第４図〜第７図により本発明による超音波探傷に
ついて説明する。
ついて説明する。
第４図において、キーボード54及び操作盤41の操作スイ
ッチを操作することにより、シーケンサ43及びパソコン
44のプログラムにしたがって、モータドライバ45〜48を
制御し、各サーボモータ21,23,24及び25が駆動されて超
音波探傷装置52の探触子が駆動制御されるとともに、被
検材が回転駆動される。また、シーケンサから直接パル
ス発振器50、モータドライバ49を介してステッピングモ
ータ25を駆動し、必要な場合に手動操作でＹ軸方向に駆
動する。こうして、スピード、送りピッチ及び基点から
の位置等の制御が行われる。
ッチを操作することにより、シーケンサ43及びパソコン
44のプログラムにしたがって、モータドライバ45〜48を
制御し、各サーボモータ21,23,24及び25が駆動されて超
音波探傷装置52の探触子が駆動制御されるとともに、被
検材が回転駆動される。また、シーケンサから直接パル
ス発振器50、モータドライバ49を介してステッピングモ
ータ25を駆動し、必要な場合に手動操作でＹ軸方向に駆
動する。こうして、スピード、送りピッチ及び基点から
の位置等の制御が行われる。
第７図において、探触子11は被検材12の中心軸16の左右
方向（Ｘ軸）、中心軸に垂直な前後方向（Ｙ軸）及び上
下方向（Ｚ軸）の３方向の移動とXZ面内での角度（θ）
の変化が可能で、Ｘ軸、Ｚ軸方向の移動及びθの変化は
それぞれサーボモータ21、23及び24で手動または自動制
御で行われ、Ｙ軸の移動はステッピングモータ22（第２
図及び第４図）で手動操作で行われる。また各モータの
駆動性能は次の通りである。
方向（Ｘ軸）、中心軸に垂直な前後方向（Ｙ軸）及び上
下方向（Ｚ軸）の３方向の移動とXZ面内での角度（θ）
の変化が可能で、Ｘ軸、Ｚ軸方向の移動及びθの変化は
それぞれサーボモータ21、23及び24で手動または自動制
御で行われ、Ｙ軸の移動はステッピングモータ22（第２
図及び第４図）で手動操作で行われる。また各モータの
駆動性能は次の通りである。
Ｘ軸方向……ストローク ０〜100mm 最小ピッチ 0.01mm スピード Max50mm/s Ｙ軸方向……ストローク ０〜16mm 最小ピッチ 0.01mm スピード − Ｚ軸方向……ストローク ０〜50mm 最小ピッチ 0.01mm スピード Max50mm/s θ……………ストローク ±30゜ 最小ピッチ 0.01度 スピード Max25度/s また、被検材12の回転駆動は被検材12を固定するエアー
開閉式のコレクトチャック26とサーボモータ25で構成さ
れ、被検材12は先端を位置検出ストッパ32に当ててコレ
クトチャック26に固定する。被検材12は１゜ピッチ送り
から最大500rpmまで手動または自動制御でサーボモータ
25で回転駆動される。
開閉式のコレクトチャック26とサーボモータ25で構成さ
れ、被検材12は先端を位置検出ストッパ32に当ててコレ
クトチャック26に固定する。被検材12は１゜ピッチ送り
から最大500rpmまで手動または自動制御でサーボモータ
25で回転駆動される。
以上のようなモータ駆動により被検材を回転させつつ探
触子を駆動することにより、先ず、超音波寸法測定装置
により被検材と探触子との距離が測定されて被検材の外
形形状データが記憶される。次に、外形形状データに基
づいて超音波探傷装置により被検材からのエコーが検出
され、そのデータに基づく分析結果がCRT51に表示され
る。なお、超音波探傷装置52と超音波寸法測定装置53と
は、実際には同じ探触子とからなるものである。なお、
本装置においては、周波数35〜100MHzの超音波を使用
し、焦点径φ0.1mm〜0.3mmの超音波ビームを用いる。
触子を駆動することにより、先ず、超音波寸法測定装置
により被検材と探触子との距離が測定されて被検材の外
形形状データが記憶される。次に、外形形状データに基
づいて超音波探傷装置により被検材からのエコーが検出
され、そのデータに基づく分析結果がCRT51に表示され
る。なお、超音波探傷装置52と超音波寸法測定装置53と
は、実際には同じ探触子とからなるものである。なお、
本装置においては、周波数35〜100MHzの超音波を使用
し、焦点径φ0.1mm〜0.3mmの超音波ビームを用いる。
次に、第５図、第６図により被検材の外形形状測定と探
傷方法についてさらに説明する。
傷方法についてさらに説明する。
第５図において、燃料棒溶接部の被検材には前述のよう
にＡ面13、Ｂ面14及びＣ面15の３種の異なった面を持っ
ている。そこで、水槽内の水中において探触子11の下方
に設置した被検材12を中心軸16を中心にして回転させ、
探触子11を中心軸16方向に沿って移動させながら、超音
波を照射して被検材12との水距離を測定し、被検材12の
外径及び勾配角度を測定する。
にＡ面13、Ｂ面14及びＣ面15の３種の異なった面を持っ
ている。そこで、水槽内の水中において探触子11の下方
に設置した被検材12を中心軸16を中心にして回転させ、
探触子11を中心軸16方向に沿って移動させながら、超音
波を照射して被検材12との水距離を測定し、被検材12の
外径及び勾配角度を測定する。
次に、測定した被検材12の外形状データに基づき、第６
図に示すように、回転中の被検材12の面に対して一定の
水距離を保ち、かつ超音波照射角度が垂直になるように
中心軸16を含む同一面内で探触子の位置と向きを制御し
つつ、中心軸16方向に沿ってＡ面13、Ｂ面14及びＣ面15
について探傷を行う。
図に示すように、回転中の被検材12の面に対して一定の
水距離を保ち、かつ超音波照射角度が垂直になるように
中心軸16を含む同一面内で探触子の位置と向きを制御し
つつ、中心軸16方向に沿ってＡ面13、Ｂ面14及びＣ面15
について探傷を行う。
溶接部探傷結果は、通常の超音波検査で実施されている
波形出力及びチャート出力とは異なり画像データとして
次のように確認する。
波形出力及びチャート出力とは異なり画像データとして
次のように確認する。
（ａ）データの収集 Ｘ軸方向の移動用サーボモータ21と被検材回転用サーボ
モータ25から出力されるパルス信号による位置情報によ
り垂直座標を作成し、それと同時に探傷信号を重ねてデ
ータをマトリックス化する。
モータ25から出力されるパルス信号による位置情報によ
り垂直座標を作成し、それと同時に探傷信号を重ねてデ
ータをマトリックス化する。
例えば、被検材のＸ軸基点０位置において被検材12を回
転角０度から359度まで回転させ、その時の探傷信号を
収集し、さらにこれをＸ軸探傷域x mmまでの間を繰り返
し、データを収集する。この時のＸ軸方向及び円周方向
の分割能はそれぞれ0.01mm及び１度の最小値から任意に
変えることができる。
転角０度から359度まで回転させ、その時の探傷信号を
収集し、さらにこれをＸ軸探傷域x mmまでの間を繰り返
し、データを収集する。この時のＸ軸方向及び円周方向
の分割能はそれぞれ0.01mm及び１度の最小値から任意に
変えることができる。
この収集データはＸ軸位置、中心軸の回転角度、欠陥信
号の有無、欠陥信号の高さ及び欠陥信号の表面からの位
置等で、被検材の外径値等を用いて欠陥解析に使用され
る。
号の有無、欠陥信号の高さ及び欠陥信号の表面からの位
置等で、被検材の外径値等を用いて欠陥解析に使用され
る。
（ｂ）データの表示 収集されたデータは以下に示す種々の方法で画像化さ
れ、目視により観察することができる。
れ、目視により観察することができる。
Ａスコープ表示（欠陥波形表示） 第８図に示すように波形と位置の表示を行う。
表示は縦軸にＸ軸方向の寸法を、横軸に被検材の円周方
向展開位置を取り、波形の立ち上がりはその波形のエコ
ー高さとなる。
向展開位置を取り、波形の立ち上がりはその波形のエコ
ー高さとなる。
Ｃスコープ表示（欠陥識別表示） Ａスコープ表示のデータをカラーディスプレイ上で任意
のしきい値で最大８階調に表示し、欠陥の範囲、分布及
びエコーの強弱を第９図に示すように出力する。
のしきい値で最大８階調に表示し、欠陥の範囲、分布及
びエコーの強弱を第９図に示すように出力する。
ディスプレイ上の画像は限界があるため、微小部分及び
欠陥の表示に限界があり、そのため、本システムではそ
れらをディスプレイ上で位置、欠陥の程度を文字で出力
させることが可能であり、分割度数の間隔を拡大し、拡
大画像表示させ、ドット数から面積を演算することもで
きる。
欠陥の表示に限界があり、そのため、本システムではそ
れらをディスプレイ上で位置、欠陥の程度を文字で出力
させることが可能であり、分割度数の間隔を拡大し、拡
大画像表示させ、ドット数から面積を演算することもで
きる。
Ｂスコープ表示（被検材形状欠陥表示） Ｃスコープ表示のデータと被検材の外径測定データから
第10図（ａ）及び（ｂ）に示すように縦断面及び横断面
における欠陥の位置及び接合状態の確認を行うことがで
きる。
第10図（ａ）及び（ｂ）に示すように縦断面及び横断面
における欠陥の位置及び接合状態の確認を行うことがで
きる。
これら断面表示は縦断面では切断位置の角度、横断面で
は軸方向位置を任意に指定することにより行われ、表示
画像上での欠陥位置最大接合の長さ、未接合の長さを読
み取ることが可能である。
は軸方向位置を任意に指定することにより行われ、表示
画像上での欠陥位置最大接合の長さ、未接合の長さを読
み取ることが可能である。
例えば、第10図（ａ）縦断面表示で縦切断角度位置θを
任意に指定すると、表示画面は指定したθの切断面が上
方に、θに対向するθ±180゜の切断面が下方に表示さ
れる。θの指定は０〜359゜の任意位置可能であるが、
画面の表示方向は常に一定のため、０〜180゜が上方、1
81〜359゜が下方に表示される。その時の接合している
長さ或いは接合していない長さのどちらかを選択して表
示し、０〜180゜方向（図上方の指定位置）の接合の長
さXmm、181〜359゜方向の接合の長さYmmが表示される。
第10図（ｂ）横断面表示においても切断位置x mmにおけ
る接合または未接合の長さの選択表示が可能である。
任意に指定すると、表示画面は指定したθの切断面が上
方に、θに対向するθ±180゜の切断面が下方に表示さ
れる。θの指定は０〜359゜の任意位置可能であるが、
画面の表示方向は常に一定のため、０〜180゜が上方、1
81〜359゜が下方に表示される。その時の接合している
長さ或いは接合していない長さのどちらかを選択して表
示し、０〜180゜方向（図上方の指定位置）の接合の長
さXmm、181〜359゜方向の接合の長さYmmが表示される。
第10図（ｂ）横断面表示においても切断位置x mmにおけ
る接合または未接合の長さの選択表示が可能である。
この他に、画像のプリンタ出力、最大接合長さと最大未
接合長さとその位置及び被検材外径の最大最小の寸法測
定データ値の画像表示とプリンタ出力、合否判定の検査
結果の表示及びこれらのデータのフロップディスクによ
る保管等が可能である。また、これらデータはそれらを
シリアルNoを付することにより呼び出すことが可能であ
り、任意のしきい値の変更及びデータの編集を行うこと
ができる。
接合長さとその位置及び被検材外径の最大最小の寸法測
定データ値の画像表示とプリンタ出力、合否判定の検査
結果の表示及びこれらのデータのフロップディスクによ
る保管等が可能である。また、これらデータはそれらを
シリアルNoを付することにより呼び出すことが可能であ
り、任意のしきい値の変更及びデータの編集を行うこと
ができる。
以上のように本発明によれば、Ｘ線検査の平面的な写真
フィルムの検査と異なり、全周全面の立体的な検査が可
能で、超音波の利用により欠陥分解能はＸ線検査の約0.
2mmから10μｍに向上するのみならず、溶接部欠陥を画
像によって目視することにより検査員の技量に無関係
に、また、瞬時に検査を行うことが可能で、作業空間の
分離も不必要となり、検査工程上の簡素化、省力化を向
上することができる。
フィルムの検査と異なり、全周全面の立体的な検査が可
能で、超音波の利用により欠陥分解能はＸ線検査の約0.
2mmから10μｍに向上するのみならず、溶接部欠陥を画
像によって目視することにより検査員の技量に無関係
に、また、瞬時に検査を行うことが可能で、作業空間の
分離も不必要となり、検査工程上の簡素化、省力化を向
上することができる。
さらに、検査中の各種データはフロッピディスク等に記
憶収納することにより随時読み出して解析することが可
能である。
憶収納することにより随時読み出して解析することが可
能である。
第１図乃至第４図は本発明による燃料棒溶接部超音波探
傷方法及び探傷検査装置の一実施例を示す図で、第１図
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ超音波検査装置本
体の概略図の正面図、側面図及び俯瞰図、第２図（ａ）
及び（ｂ）は駆動部本体概略図の正面図及び側面図、第
３図は水槽部概略図、第４図は超音波検査装置システム
構成図、第５図は燃料棒溶接部外径測定の動作説明図、
第６図は燃料棒溶接部探傷時の探触子動作説明図、第７
図は探触子ストローク範囲を示す図で同図（ａ）は正面
図、同図（ｂ）は側面図、第８図はＡスコープ表示を示
す図、第９図はＣスコープ表示を示す図、第10図はＢス
コープ表示を示す図で、同図（ａ）及び（ｂ）はそれぞ
れ縦断面表示及び横断面表示を示す図、第11図は燃料棒
の溶接部を示す図で同図（ａ）はパルス磁気溶接による
試料、同図（ｂ）はティグ溶接による試料、第12図は従
来の棒材又は管材の超音波探傷検査方法の説明図、第13
図は従来の燃料棒溶接部の超音波探傷検査方法の説明図
である。 １……駆動部本体、２……架台、３……恒温槽、４……
フィルタ、５……純水製造装置、６……水循環ポンプ、
７……貯水槽、11……探触子、12……被検材、17……探
傷域、21……Ｘ軸用サーボモータ、22……Ｙ軸用ステッ
ピングモータ、23……Ｚ軸用サーボモータ、24……θ角
用サーボモータ、25……回転用サーボモータ、26……コ
レクトチャック、27……内装水槽、28……外装水槽、30
……キャップ、31……エアーナイフ、36……給水口、41
……操作盤、42……操作スイッチ、43……シーケンサ、
44……パソコン、51……CRT、52……超音波探傷装置、5
3……超音波寸法測定装置、54……キーボード。
傷方法及び探傷検査装置の一実施例を示す図で、第１図
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ超音波検査装置本
体の概略図の正面図、側面図及び俯瞰図、第２図（ａ）
及び（ｂ）は駆動部本体概略図の正面図及び側面図、第
３図は水槽部概略図、第４図は超音波検査装置システム
構成図、第５図は燃料棒溶接部外径測定の動作説明図、
第６図は燃料棒溶接部探傷時の探触子動作説明図、第７
図は探触子ストローク範囲を示す図で同図（ａ）は正面
図、同図（ｂ）は側面図、第８図はＡスコープ表示を示
す図、第９図はＣスコープ表示を示す図、第10図はＢス
コープ表示を示す図で、同図（ａ）及び（ｂ）はそれぞ
れ縦断面表示及び横断面表示を示す図、第11図は燃料棒
の溶接部を示す図で同図（ａ）はパルス磁気溶接による
試料、同図（ｂ）はティグ溶接による試料、第12図は従
来の棒材又は管材の超音波探傷検査方法の説明図、第13
図は従来の燃料棒溶接部の超音波探傷検査方法の説明図
である。 １……駆動部本体、２……架台、３……恒温槽、４……
フィルタ、５……純水製造装置、６……水循環ポンプ、
７……貯水槽、11……探触子、12……被検材、17……探
傷域、21……Ｘ軸用サーボモータ、22……Ｙ軸用ステッ
ピングモータ、23……Ｚ軸用サーボモータ、24……θ角
用サーボモータ、25……回転用サーボモータ、26……コ
レクトチャック、27……内装水槽、28……外装水槽、30
……キャップ、31……エアーナイフ、36……給水口、41
……操作盤、42……操作スイッチ、43……シーケンサ、
44……パソコン、51……CRT、52……超音波探傷装置、5
3……超音波寸法測定装置、54……キーボード。
Claims (7)
- 【請求項１】少なくとも一部を水中に浸した燃料棒被検
材を回転させつつ、被検材表面に沿って被検材軸方向に
超音波探触子を移動させて被検材の外形形状を計測する
段階、計測データに基づき超音波探触子と被検材表面と
の水距離を一定に維持するとともに、超音波探触子の超
音波照射角度を制御しつつ回転する被検材表面に沿って
被検材軸方向に超音波探触子を移動させ、探傷を行う段
階からなることを特徴とする燃料棒超音波探傷方法。 - 【請求項２】所定温度範囲内に温度制御された水が注入
された水槽と、水槽内に挿入され、水に浸された燃料棒
被検材を回転駆動する回転駆動手段と、超音波探触子を
移動させるとともに、超音波照射角度を変化させる超音
波探触子駆動手段と、回転駆動手段を制御するととも
に、被検材外形形状データに基づき超音波探触子と被検
材表面との水距離を一定に維持し、被検材表面に対して
超音波を垂直に照射するように超音波駆動手段を制御す
る信号処理制御手段と、信号処理制御手段からの探傷デ
ータを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする燃
料棒超音波探傷装置。 - 【請求項３】前記水槽は燃料棒水浸用の内装水槽と内装
水槽を収納して水の飛散を防止する外装水槽からなるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料棒超音波探傷装置。 - 【請求項４】前記内装水槽及び外装水槽は、その一方の
面を貫通してストッパが挿入されるとともに、対向する
他方の面を通して燃料棒被検材がストッパに当接するま
で挿入され、内装水槽及び外装水槽の上面には探触子移
動用のオーバーフロー口が設けられていることを特徴と
する請求項３記載の燃料棒超音波探傷装置。 - 【請求項５】燃料棒被検材が貫通する内装水槽の面は、
被検材貫通穴を有する交換可能なキャップからなる請求
項４記載の燃料棒超音波探傷装置。 - 【請求項６】燃料棒被検材が貫通する外装水槽の内面に
燃料棒に対して圧縮空気を吹きつけるエアーナイフが設
けられていることを特徴とする請求項４記載の燃料棒超
音波探傷装置。 - 【請求項７】前記表示手段はCRTからなり、燃料棒溶接
部の接合長さ、または未接合長さの選択表示が可能であ
る請求項２記載の燃料棒超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100703A JPH07104430B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 燃料棒超音波探傷方法及び探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100703A JPH07104430B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 燃料棒超音波探傷方法及び探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03296694A JPH03296694A (ja) | 1991-12-27 |
| JPH07104430B2 true JPH07104430B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=14281062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100703A Expired - Lifetime JPH07104430B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 燃料棒超音波探傷方法及び探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104430B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010662A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Creative Technology:Kk | 静電チャックの検査方法 |
| JP2008058314A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Wacker Chemie Ag | ポリシリコン成形体の汚染および破壊のない試験法および欠陥のないポリシリコン成形体 |
| CN104020222A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-03 | 长春光华微电子设备工程中心有限公司 | 全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测系统 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6110735B2 (ja) * | 2013-06-14 | 2017-04-05 | 株式会社日立製作所 | Ｕｔ検査装置 |
| CN116519792B (zh) * | 2023-04-25 | 2024-07-26 | 广东健齿生物科技有限公司 | 一种水浸超声探伤方法、装置及系统 |
| CN116754649A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-09-15 | 湖南湘投金天新材料有限公司 | 一种旋转式多通道水浸超声检测系统及其自动调试方法 |
| CN118816775B (zh) * | 2024-08-14 | 2025-02-07 | 浙江省特种设备科学研究院 | 一种气瓶塑料内胆自动化检测装置、三维重构算法及分析方法 |
| CN119846075B (zh) * | 2025-01-22 | 2026-01-09 | 中广核铀业发展有限公司 | 一种核燃料棒焊缝超声检测方法及装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH026706A (ja) * | 1988-06-25 | 1990-01-10 | Nuclear Fuel Ind Ltd | チャンネルボックス形状測定システム及び装置 |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP2100703A patent/JPH07104430B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010662A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Creative Technology:Kk | 静電チャックの検査方法 |
| JP2008058314A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Wacker Chemie Ag | ポリシリコン成形体の汚染および破壊のない試験法および欠陥のないポリシリコン成形体 |
| JP2011095268A (ja) * | 2006-08-30 | 2011-05-12 | Wacker Chemie Ag | ポリシリコン成形体の汚染および破壊のない試験法および欠陥のないポリシリコン成形体 |
| CN104020222A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-03 | 长春光华微电子设备工程中心有限公司 | 全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03296694A (ja) | 1991-12-27 |
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