JPH07244024A - 超音波探傷方法及び装置 - Google Patents
超音波探傷方法及び装置Info
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- JPH07244024A JPH07244024A JP6031572A JP3157294A JPH07244024A JP H07244024 A JPH07244024 A JP H07244024A JP 6031572 A JP6031572 A JP 6031572A JP 3157294 A JP3157294 A JP 3157294A JP H07244024 A JPH07244024 A JP H07244024A
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- G01N29/04—Analysing solids
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- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/269—Various geometry objects
- G01N2291/2693—Rotor or turbine parts
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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
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 欠陥の検出感度を高く保ったままで、欠陥の
存在及び大きさを精度よく評価可能で、かつ機構が簡単
で走査が容易な超音波探傷方法及び装置を得ること。 【構成】 タービンロータシャフトと同心状に設けられ
たホイール３を超音波により探傷する超音波探傷方法に
おいて、ホイール３の一面側に配設された送信用超音波
探触子２７からホイール内に超音波ビームを入射すると
ともに、その超音波ビームの反射ビームをホイールの他
面側に配設された受信用超音波探触子２７′によって受
信することによってホイールの探傷を行なう。
存在及び大きさを精度よく評価可能で、かつ機構が簡単
で走査が容易な超音波探傷方法及び装置を得ること。 【構成】 タービンロータシャフトと同心状に設けられ
たホイール３を超音波により探傷する超音波探傷方法に
おいて、ホイール３の一面側に配設された送信用超音波
探触子２７からホイール内に超音波ビームを入射すると
ともに、その超音波ビームの反射ビームをホイールの他
面側に配設された受信用超音波探触子２７′によって受
信することによってホイールの探傷を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はタービンロータホイール
の超音波探傷方法及び装置に係り、特にロータホイール
の翼植込部に発生する欠陥を検出するための超音波探傷
方法および装置に関する。
の超音波探傷方法及び装置に係り、特にロータホイール
の翼植込部に発生する欠陥を検出するための超音波探傷
方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は一般的な蒸気タービンロータの概
念図であって、タービンロータ１のシャフト２にはこれ
と同心状に複数のホイール３が一体的に形成されてお
り、各ホイール３の外周部には多数の翼４が列状に装着
されている。ところで、蒸気タービンロータ１は運転中
は蒸気により高速回転するため、翼４とホイール３との
間の翼植込部５には大きな応力が働らく。そのため翼植
込部５の健全性を確保するためには、一般に超音波を利
用した検査が行なわれている。
念図であって、タービンロータ１のシャフト２にはこれ
と同心状に複数のホイール３が一体的に形成されてお
り、各ホイール３の外周部には多数の翼４が列状に装着
されている。ところで、蒸気タービンロータ１は運転中
は蒸気により高速回転するため、翼４とホイール３との
間の翼植込部５には大きな応力が働らく。そのため翼植
込部５の健全性を確保するためには、一般に超音波を利
用した検査が行なわれている。
【０００３】図１０及び図１１は、上記タービンロータ
の従来の超音波探傷方法を示す概略図であって、ホイー
ル３の一側面に超音波探触子６を配し、その超音波探触
子６から超音波ビーム７をホイール３内に翼植込部５に
向けて入射し、周方向に走査することにより、上記翼植
込部５の探傷が行なわれる。すなわち、図１２の
（ａ），（ｂ）に示すように翼植込部５に軸方向の欠陥
８が存在した場合には、入射超音波ビーム７が軸方向の
欠陥８で反射され、超音波探触子６に再び到達し、反射
エコーとして検知され、欠陥の存在として検出される。
の従来の超音波探傷方法を示す概略図であって、ホイー
ル３の一側面に超音波探触子６を配し、その超音波探触
子６から超音波ビーム７をホイール３内に翼植込部５に
向けて入射し、周方向に走査することにより、上記翼植
込部５の探傷が行なわれる。すなわち、図１２の
（ａ），（ｂ）に示すように翼植込部５に軸方向の欠陥
８が存在した場合には、入射超音波ビーム７が軸方向の
欠陥８で反射され、超音波探触子６に再び到達し、反射
エコーとして検知され、欠陥の存在として検出される。
【０００４】また、図１２及び図１３に示すように、ホ
イール３の一側面に送信用超音波探触子１０と受信用超
音波探触子１１を配設し、入射超音波ビーム１２をホイ
ール３内に翼植込部５に向けて入射し、翼植込部５で反
射した反射超音波ビーム１３を受信用超音波探触子１１
で受信しながら、両超音波探触子１０，１１を周方向に
走査させ、探傷を行なうことも提案されている。すなわ
ち、翼植込部５に軸方向の欠陥８がある場合には、入射
超音波ビーム１２の一部が軸方向の欠陥８によって遮ら
れるため、受信用超音波探触子１１に到達する反射超音
波ビーム１３の割合が減少するように観察され、反射エ
コーの減少によって欠陥の存在が検出される。
イール３の一側面に送信用超音波探触子１０と受信用超
音波探触子１１を配設し、入射超音波ビーム１２をホイ
ール３内に翼植込部５に向けて入射し、翼植込部５で反
射した反射超音波ビーム１３を受信用超音波探触子１１
で受信しながら、両超音波探触子１０，１１を周方向に
走査させ、探傷を行なうことも提案されている。すなわ
ち、翼植込部５に軸方向の欠陥８がある場合には、入射
超音波ビーム１２の一部が軸方向の欠陥８によって遮ら
れるため、受信用超音波探触子１１に到達する反射超音
波ビーム１３の割合が減少するように観察され、反射エ
コーの減少によって欠陥の存在が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
にホイールの一側面に１つの超音波探触子を配設して探
傷を行なうものは、翼植込部形状に依存する疑似エコー
（以下形状エコーという）と、欠陥により入射超音波ビ
ームが反射されることによって得られる反射エコー（以
下欠陥エコーという）との識別が困難であるという問題
がある。しかも、欠陥エコーは入射超音波ビームの一部
のみであるため、比較的大きな欠陥の評価や、欠陥の半
径方向のつながり及び大きさを正確に評価することがで
きない等の問題もある。
にホイールの一側面に１つの超音波探触子を配設して探
傷を行なうものは、翼植込部形状に依存する疑似エコー
（以下形状エコーという）と、欠陥により入射超音波ビ
ームが反射されることによって得られる反射エコー（以
下欠陥エコーという）との識別が困難であるという問題
がある。しかも、欠陥エコーは入射超音波ビームの一部
のみであるため、比較的大きな欠陥の評価や、欠陥の半
径方向のつながり及び大きさを正確に評価することがで
きない等の問題もある。
【０００６】一方、ホイールの一側面に入射用と受信用
の２つの超音波探触子を用いたものにおいては、欠陥に
対する反射エコーの変化の度合いが小さいため、必ずし
も感度の高い探傷を行なうことができず、また２つの探
触子の間隔を厳密に調整しないと期待の反射エコーの変
化が得られない等の問題がある。さらに、２つの探触子
を用いているために装置全体が大型となり重量がかさむ
等の問題もある。
の２つの超音波探触子を用いたものにおいては、欠陥に
対する反射エコーの変化の度合いが小さいため、必ずし
も感度の高い探傷を行なうことができず、また２つの探
触子の間隔を厳密に調整しないと期待の反射エコーの変
化が得られない等の問題がある。さらに、２つの探触子
を用いているために装置全体が大型となり重量がかさむ
等の問題もある。
【０００７】本発明はこのような点に鑑み、欠陥の検出
感度を高く保ったままで、欠陥の存在及び大きさを精度
よく評価可能で、かつ機構が簡単で走査が容易な超音波
探傷方法及び装置を得ることを目的とする。
感度を高く保ったままで、欠陥の存在及び大きさを精度
よく評価可能で、かつ機構が簡単で走査が容易な超音波
探傷方法及び装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、タービン
のロータシャフトと同心状に設けられたホイールを超音
波により探傷する超音波探傷方法において、上記ホイー
ルの一面側に配設された送信用超音波探触子からホイー
ル内に超音波ビームを入射するとともに、その超音波ビ
ームの反射ビームをホイールの他面側に配設された受信
用超音波探触子により受信することによってホイールの
探傷を行なうことを特徴とする。
のロータシャフトと同心状に設けられたホイールを超音
波により探傷する超音波探傷方法において、上記ホイー
ルの一面側に配設された送信用超音波探触子からホイー
ル内に超音波ビームを入射するとともに、その超音波ビ
ームの反射ビームをホイールの他面側に配設された受信
用超音波探触子により受信することによってホイールの
探傷を行なうことを特徴とする。
【０００９】また、第２の発明は、その入射超音波ビー
ムが欠陥の存在によって遮断される透過超音波ビーム
を、ホイールの他面側に配設された受信用超音波探触子
により受信することによってホイールの探傷を行なうこ
とを特徴とする。
ムが欠陥の存在によって遮断される透過超音波ビーム
を、ホイールの他面側に配設された受信用超音波探触子
により受信することによってホイールの探傷を行なうこ
とを特徴とする。
【００１０】第３の発明は、超音波探傷機において、タ
ービンのロータシャフトの外周に敷設されたガイドレー
ルに沿って移動可能な超音波探触子保持体と、その超音
波探触保持体に装着され、超音波ビームの発射方向或は
受信方向を任意に設定可能な１つの超音波探触子とを有
することを特徴とする。
ービンのロータシャフトの外周に敷設されたガイドレー
ルに沿って移動可能な超音波探触子保持体と、その超音
波探触保持体に装着され、超音波ビームの発射方向或は
受信方向を任意に設定可能な１つの超音波探触子とを有
することを特徴とする。
【００１１】さらに第４の発明は、ロータシャフトの外
周に敷設されたガイドレールに沿って移動可能な超音波
探触子保持体に、超音波ビームの反射方向或は受信方向
を任意に設定可能な１つの超音波探触子を装着した２台
の超音波探傷機を、各超音波探触子が互いにホイールに
対して対称位置になるようにホイールの両側に配設した
ことを特徴とする。
周に敷設されたガイドレールに沿って移動可能な超音波
探触子保持体に、超音波ビームの反射方向或は受信方向
を任意に設定可能な１つの超音波探触子を装着した２台
の超音波探傷機を、各超音波探触子が互いにホイールに
対して対称位置になるようにホイールの両側に配設した
ことを特徴とする。
【００１２】また、第５の発明は上記２台の超音波探傷
機を、ホイールを挾むように、しかも一方の超音波探触
子からの入射超音波ビームが欠陥の存在によって遮断さ
れる透過超音波ビームを他方の超音波探触子で受信でき
るように配設したこを特徴とする。
機を、ホイールを挾むように、しかも一方の超音波探触
子からの入射超音波ビームが欠陥の存在によって遮断さ
れる透過超音波ビームを他方の超音波探触子で受信でき
るように配設したこを特徴とする。
【００１３】
【作用】超音波探触子のホイールの面に沿って周方向に
走査した際に、ホイールの翼植込部に軸方向の欠陥があ
ると、送信用の超音波探触子から入射された超音波ビー
ムが上記欠陥によって反射され、その反射超音波ビーム
が受信用の超音波探触子によって検出される。或は上記
入射された超音波ビームが上記欠陥によって遮断され、
受信用の超音波探触子に到達する透過超音波ビームの割
合が減少する。したがって、その透過超音波ビームの検
出によって欠陥の存在が検出される。
走査した際に、ホイールの翼植込部に軸方向の欠陥があ
ると、送信用の超音波探触子から入射された超音波ビー
ムが上記欠陥によって反射され、その反射超音波ビーム
が受信用の超音波探触子によって検出される。或は上記
入射された超音波ビームが上記欠陥によって遮断され、
受信用の超音波探触子に到達する透過超音波ビームの割
合が減少する。したがって、その透過超音波ビームの検
出によって欠陥の存在が検出される。
【００１４】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は、本発明における超音波探傷機
の正面図で、図２はその側面図であって、検査対象とな
るタービンロータ１に取り付けた状態を示す、図中符号
２０は超音波探触機における超音波探触子保持体であっ
て、その超音波探触子保持体２０の下部には、ロータシ
ャフト２の外周に周方向に敷設したガイドレール２１に
係合しそのガイドレール２１に沿って転動する溝つきロ
ーラ２２及びローラ２３が設けられている。
ついて説明する。図１は、本発明における超音波探傷機
の正面図で、図２はその側面図であって、検査対象とな
るタービンロータ１に取り付けた状態を示す、図中符号
２０は超音波探触機における超音波探触子保持体であっ
て、その超音波探触子保持体２０の下部には、ロータシ
ャフト２の外周に周方向に敷設したガイドレール２１に
係合しそのガイドレール２１に沿って転動する溝つきロ
ーラ２２及びローラ２３が設けられている。
【００１５】上記溝つきローラ２２の外周にはガイドレ
ール２１の凹凸に係合する溝２２ａが形成されており、
また上記溝つきローラ２２には歯車２４が一体に形成さ
れている。そして、その歯車２４がロータリエンコーダ
２５に連結された歯車２６に噛合され、溝つきローラ２
２の回転がロータリエンコーダ２５に伝動されるように
してある。
ール２１の凹凸に係合する溝２２ａが形成されており、
また上記溝つきローラ２２には歯車２４が一体に形成さ
れている。そして、その歯車２４がロータリエンコーダ
２５に連結された歯車２６に噛合され、溝つきローラ２
２の回転がロータリエンコーダ２５に伝動されるように
してある。
【００１６】上記ロータリエンコーダ２５の出力は図示
しない位置読みとり装置に接続され、ローラ２２の回転
量がシャフト２上の長さに変換され表示される。
しない位置読みとり装置に接続され、ローラ２２の回転
量がシャフト２上の長さに変換され表示される。
【００１７】ところで、上記超音波探触子保持体２０に
は、それがシャフト２の外周部に取り付られたときシャ
フト２の半径方向に延びる長孔２６が形成されており、
その長孔２６に超音波探触子２７を保持する探触子保持
機構２８が摺動可能に装着され、その探触子保持機構２
８を長孔２６に沿って移動調整することによって超音波
探触子２７をホイール３に密着させながらホイール３に
対する半径方向の位置Ｌｐを調整固定することができる
ようにしてある。また、上記超音波探触子２７は探触子
保持機構２８に対して揺動可能に保持されており、超音
波探触子２７から発信する超音波ビームγの方向を自在
に変化させ、検査に適した希望の角度である首振り角度
Ａに設定できるよう構成されている。
は、それがシャフト２の外周部に取り付られたときシャ
フト２の半径方向に延びる長孔２６が形成されており、
その長孔２６に超音波探触子２７を保持する探触子保持
機構２８が摺動可能に装着され、その探触子保持機構２
８を長孔２６に沿って移動調整することによって超音波
探触子２７をホイール３に密着させながらホイール３に
対する半径方向の位置Ｌｐを調整固定することができる
ようにしてある。また、上記超音波探触子２７は探触子
保持機構２８に対して揺動可能に保持されており、超音
波探触子２７から発信する超音波ビームγの方向を自在
に変化させ、検査に適した希望の角度である首振り角度
Ａに設定できるよう構成されている。
【００１８】また、超音波探触子保持体２０には、その
保持体を手によって容易に支持しガイドレール２１に沿
って移動させることができるように、溝つきローラ２２
及びローラ２３の反対側にハンドグリップ２９が設けら
れている。
保持体を手によって容易に支持しガイドレール２１に沿
って移動させることができるように、溝つきローラ２２
及びローラ２３の反対側にハンドグリップ２９が設けら
れている。
【００１９】図３は２個の超音波探傷機２０，２０′に
よってタービンロータ１の翼植込部５の探傷状態を示す
図であって、探傷を行なうホイール３の両側におけるシ
ャフト２の外周に、それぞれ周方向に延びるガイドレー
ル２１，２１′を敷設し、各ガイドレール２１，２１′
にそれぞれ超音波探傷機２０，２０′の溝つきローラ２
２，２２′及びローラ２３，２３′を係合し、両超音波
探触子２７，２７′が検査対象のホイール３を挾む形で
両側に配設されている。すなわち両超音波探触子２７，
２７′が上記検査対象のホイール３の中心面に対して対
称位置に配設される。
よってタービンロータ１の翼植込部５の探傷状態を示す
図であって、探傷を行なうホイール３の両側におけるシ
ャフト２の外周に、それぞれ周方向に延びるガイドレー
ル２１，２１′を敷設し、各ガイドレール２１，２１′
にそれぞれ超音波探傷機２０，２０′の溝つきローラ２
２，２２′及びローラ２３，２３′を係合し、両超音波
探触子２７，２７′が検査対象のホイール３を挾む形で
両側に配設されている。すなわち両超音波探触子２７，
２７′が上記検査対象のホイール３の中心面に対して対
称位置に配設される。
【００２０】そして、上記超音波探触子２７は、図４の
（ｂ）に示すように、翼植込部に発生している軸方向欠
陥８に対して斜めの方向に超音波を入射し、また他方の
超音波探触子２７′はその反射超音波を受信するように
ホイール３の半径方向に対してそれぞれ所定の首振り角
度に設定されている。
（ｂ）に示すように、翼植込部に発生している軸方向欠
陥８に対して斜めの方向に超音波を入射し、また他方の
超音波探触子２７′はその反射超音波を受信するように
ホイール３の半径方向に対してそれぞれ所定の首振り角
度に設定されている。
【００２１】しかして、翼植込部５の探傷に際しては、
両超音波探触子２７，２７′を探触子保持機構２８，２
８′によってホイール３の面に所定の首振り角度Ａ及び
探触子位置Ｌｐを保ったまま密着させながら、周方向に
順次走査させるとともに、一方の送信用の超音波探触子
２７から超音波ビームγをホイール３内に入射する。そ
の場合、翼植込部５に軸方向の欠陥８が存在する場合に
は、送信超音波ビームγは軸方向の欠陥８で反射され、
反射超音波ビームβが発生し、受信用の超音波探触子２
７′で欠陥エコーが検出される（図４（ａ），
（ｂ））。
両超音波探触子２７，２７′を探触子保持機構２８，２
８′によってホイール３の面に所定の首振り角度Ａ及び
探触子位置Ｌｐを保ったまま密着させながら、周方向に
順次走査させるとともに、一方の送信用の超音波探触子
２７から超音波ビームγをホイール３内に入射する。そ
の場合、翼植込部５に軸方向の欠陥８が存在する場合に
は、送信超音波ビームγは軸方向の欠陥８で反射され、
反射超音波ビームβが発生し、受信用の超音波探触子２
７′で欠陥エコーが検出される（図４（ａ），
（ｂ））。
【００２２】一方、翼植込部５に欠陥が存在しない場合
には、入射超音波ビームγは翼植込部５の先端で反射
し、送信用の超音波探触子２７の反対側へ進行するた
め、欠陥エコーは発生せず、受信用の超音波探触子２
７′では超音波ビームは検出されない。
には、入射超音波ビームγは翼植込部５の先端で反射
し、送信用の超音波探触子２７の反対側へ進行するた
め、欠陥エコーは発生せず、受信用の超音波探触子２
７′では超音波ビームは検出されない。
【００２３】図５に翼植込部５に発生が予想される軸方
向欠陥８の分類を示す。図はホイール３及び翼植込部５
の半径方向の断面図で示しており、図５の（ａ）から
（ｅ）に対し、順次タイプＩ、…タイブＶと呼ぶ。
向欠陥８の分類を示す。図はホイール３及び翼植込部５
の半径方向の断面図で示しており、図５の（ａ）から
（ｅ）に対し、順次タイプＩ、…タイブＶと呼ぶ。
【００２４】タイプＩは片側の第１フック３０ａの下方
に比較的小さな割れがある場合で，第１フック３０ａ全
てが割れていない状態にある軸方向欠陥がある場合であ
る。タイプIIは片側の第１フック３０ａが割れた状態に
ある軸方向欠陥８がある場合であり、タイプIII は両側
の第１フック３０ａがそれぞれ割れた状態にある軸方向
欠陥がある場合である。また、タイプIVはタイプIII に
おける割れの中央部がつながり、両側の第１フック３０
ａが割れた状態にある軸方向欠陥８がある場合で、さら
にタイプＶは第１フック３０ａにより軸方向欠陥８が第
２フック３０ｂや第３フック３０ｃに到達した状態にあ
る軸方向欠陥８がある場合である。そして、欠陥の成長
に従い、タイプＩからタイプＶになると考えられる。
に比較的小さな割れがある場合で，第１フック３０ａ全
てが割れていない状態にある軸方向欠陥がある場合であ
る。タイプIIは片側の第１フック３０ａが割れた状態に
ある軸方向欠陥８がある場合であり、タイプIII は両側
の第１フック３０ａがそれぞれ割れた状態にある軸方向
欠陥がある場合である。また、タイプIVはタイプIII に
おける割れの中央部がつながり、両側の第１フック３０
ａが割れた状態にある軸方向欠陥８がある場合で、さら
にタイプＶは第１フック３０ａにより軸方向欠陥８が第
２フック３０ｂや第３フック３０ｃに到達した状態にあ
る軸方向欠陥８がある場合である。そして、欠陥の成長
に従い、タイプＩからタイプＶになると考えられる。
【００２５】図７は、従来の検出方法と本発明による検
出方法による、図５に示すような軸方向欠陥の超音波受
信波形を示す図で、（ａ）は従来の２つの探触子を用い
たもので、（ｂ）は従来の１つの探触子を用いたもの、
（ｃ）は本発明による２つの探触子を用いたものにおけ
る各超音波受信波形を、欠陥無しの部分とタイプＩ、タ
イプII、タイプIVの欠陥がある部分について概念的に示
したものである。
出方法による、図５に示すような軸方向欠陥の超音波受
信波形を示す図で、（ａ）は従来の２つの探触子を用い
たもので、（ｂ）は従来の１つの探触子を用いたもの、
（ｃ）は本発明による２つの探触子を用いたものにおけ
る各超音波受信波形を、欠陥無しの部分とタイプＩ、タ
イプII、タイプIVの欠陥がある部分について概念的に示
したものである。
【００２６】（ａ）では欠陥無しの部分では翼植込部８
から常にエコーが得られ、タイプＩの欠陥が存在した場
合には、送信超音波ビームが軸方向欠陥によって遮られ
ることになるため、エコーの振幅が減少する。同様に、
タイプIIまたはタイプIVの欠陥が存在した場合にも欠陥
なしのエコーの振幅に比べ振幅が減少するという形で欠
陥の存在を知ることができる。しかしながら、図５の軸
方向欠陥の大きさの変化に比べ、受信エコーの変化割合
は小さく、高々６ｄＢである。しかも、タイプIIとタイ
プIVのエコー振幅の変化割合はほぼ同じであって、軸方
向欠陥の大きさの評価は困難である。
から常にエコーが得られ、タイプＩの欠陥が存在した場
合には、送信超音波ビームが軸方向欠陥によって遮られ
ることになるため、エコーの振幅が減少する。同様に、
タイプIIまたはタイプIVの欠陥が存在した場合にも欠陥
なしのエコーの振幅に比べ振幅が減少するという形で欠
陥の存在を知ることができる。しかしながら、図５の軸
方向欠陥の大きさの変化に比べ、受信エコーの変化割合
は小さく、高々６ｄＢである。しかも、タイプIIとタイ
プIVのエコー振幅の変化割合はほぼ同じであって、軸方
向欠陥の大きさの評価は困難である。
【００２７】また（ｂ）では軸方向欠陥が存在した場合
にエコーが得られるけれども超音波ビームの一部分のみ
が軸方向欠陥に当り反射するので、欠陥検出の感度が低
く、またタイプIIとタイプIVではほぼ同等のエコー振幅
になり、これも軸方向欠陥の大きさの評価が困難であ
る。
にエコーが得られるけれども超音波ビームの一部分のみ
が軸方向欠陥に当り反射するので、欠陥検出の感度が低
く、またタイプIIとタイプIVではほぼ同等のエコー振幅
になり、これも軸方向欠陥の大きさの評価が困難であ
る。
【００２８】これに対し、（ｃ）ではタイプIVにになっ
て高いエコーが得られる。送信超音波ビームはホイール
３内を伝播するうちに広がりをもつようになり、超音波
ビームの中心の最も高いエネルギーをもち、周辺に向か
ってエネルギーが弱くなる。しかして、タイプIV以前の
軸方向欠陥では広がった送信超音波ビームの中心が軸方
向欠陥に当らないか、または弱い周辺の広がったビーム
しか欠陥に当らないため、受信超音波として検出されな
いか、または非常に超音波エコーの高さ対ノイズの高さ
であるＳ／Ｎ比が悪い信号になる。ところが、本発明の
方法の場合にはタイプIV以降の比較的大きな軸方向欠陥
では必ず欠陥エコーが検出されるため、軸方向欠陥の大
きさの識別が容易にできる。
て高いエコーが得られる。送信超音波ビームはホイール
３内を伝播するうちに広がりをもつようになり、超音波
ビームの中心の最も高いエネルギーをもち、周辺に向か
ってエネルギーが弱くなる。しかして、タイプIV以前の
軸方向欠陥では広がった送信超音波ビームの中心が軸方
向欠陥に当らないか、または弱い周辺の広がったビーム
しか欠陥に当らないため、受信超音波として検出されな
いか、または非常に超音波エコーの高さ対ノイズの高さ
であるＳ／Ｎ比が悪い信号になる。ところが、本発明の
方法の場合にはタイプIV以降の比較的大きな軸方向欠陥
では必ず欠陥エコーが検出されるため、軸方向欠陥の大
きさの識別が容易にできる。
【００２９】図７に探傷手順をフローチャートで示す。
本発明における探傷は図６に示すように、前記タイプＩ
からタイプIII の軸方向欠陥は検出困難である。したが
って、全ての欠陥を対象とした欠陥探傷は、図１１に示
す従来の１探触子を用いる探傷方法、または図１３に示
す従来の２探触子を用いた探傷方法と組み合わせて、本
発明の探傷法を適用する。
本発明における探傷は図６に示すように、前記タイプＩ
からタイプIII の軸方向欠陥は検出困難である。したが
って、全ての欠陥を対象とした欠陥探傷は、図１１に示
す従来の１探触子を用いる探傷方法、または図１３に示
す従来の２探触子を用いた探傷方法と組み合わせて、本
発明の探傷法を適用する。
【００３０】すなわち、探傷に際しては、まず超音波ビ
ームが軸方向欠陥に当り反射エコーが得られるような位
置に超音波探触子を配置するための条件について算出す
る。次いでその算出した条件で探傷を実施する。そこで
欠陥が存在し反射エコーが検出された場合には、本発明
における２探触子探傷法によりエコー検出位置で探傷を
実施する。そして、本発明の探傷法によりエコーが検出
された場合には、欠陥の大きさが前記タイプIV以上、つ
まりタイプIVまたはタイプＶであることが推測される。
またタイプIVとタイプＶの弁別は、本発明の探傷装置を
第２フックの探傷条件に設定して探傷した場合にエコー
が得られた場合に、タイプＶと判定する。またエコーが
検出されなかった場合には、欠陥の大きさはタイプＩか
らタイプIII までの間であると推測される。そして、タ
イプＩからタイプIII の弁別は次の方法で行なう。
ームが軸方向欠陥に当り反射エコーが得られるような位
置に超音波探触子を配置するための条件について算出す
る。次いでその算出した条件で探傷を実施する。そこで
欠陥が存在し反射エコーが検出された場合には、本発明
における２探触子探傷法によりエコー検出位置で探傷を
実施する。そして、本発明の探傷法によりエコーが検出
された場合には、欠陥の大きさが前記タイプIV以上、つ
まりタイプIVまたはタイプＶであることが推測される。
またタイプIVとタイプＶの弁別は、本発明の探傷装置を
第２フックの探傷条件に設定して探傷した場合にエコー
が得られた場合に、タイプＶと判定する。またエコーが
検出されなかった場合には、欠陥の大きさはタイプＩか
らタイプIII までの間であると推測される。そして、タ
イプＩからタイプIII の弁別は次の方法で行なう。
【００３１】すなわち、タイプＩの半径方向欠陥は、超
音波ビームがホイールの先端で１回反射した場合しか到
達できないことから、欠陥のビーム路程が反射の分長く
なることで判定できる。またタイプIIの軸方向欠陥は、
上の理由により一回反射したビームによるエコーと軸方
向欠陥にビームが直接当ることで生じるエコーと軸方向
欠陥にビームが直接当ることで生じるエコーのビーム路
程の異なる２種類のエコーが同時に得られる。またタイ
プIII の軸方向欠陥は同一軸半径方向断面上の両側でエ
コーが得られるものの、本発明の方法では当該場所でエ
コーが得られないので、これで弁別することができる。
音波ビームがホイールの先端で１回反射した場合しか到
達できないことから、欠陥のビーム路程が反射の分長く
なることで判定できる。またタイプIIの軸方向欠陥は、
上の理由により一回反射したビームによるエコーと軸方
向欠陥にビームが直接当ることで生じるエコーと軸方向
欠陥にビームが直接当ることで生じるエコーのビーム路
程の異なる２種類のエコーが同時に得られる。またタイ
プIII の軸方向欠陥は同一軸半径方向断面上の両側でエ
コーが得られるものの、本発明の方法では当該場所でエ
コーが得られないので、これで弁別することができる。
【００３２】図８は本発明の他の実施例を示す図であっ
て、（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向断面図で
あり、本方法では図８（ａ）に示すように、送信用の超
音波探触子２７と受信用の超音波探触子２７′が検査対
象のホイール３を挾む形で両側に配設されている。しか
も、両超音波探触子２７，２７′は図８（ｂ）に示すよ
うにホイール３に周方向に互いにずらして設けられ、軸
方向欠陥８に対して斜め方向に超音波を入射し、かつ軸
方向欠陥８を挾む形で配設されている。
て、（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向断面図で
あり、本方法では図８（ａ）に示すように、送信用の超
音波探触子２７と受信用の超音波探触子２７′が検査対
象のホイール３を挾む形で両側に配設されている。しか
も、両超音波探触子２７，２７′は図８（ｂ）に示すよ
うにホイール３に周方向に互いにずらして設けられ、軸
方向欠陥８に対して斜め方向に超音波を入射し、かつ軸
方向欠陥８を挾む形で配設されている。
【００３３】しかして、この場合軸方向欠陥がある場
合、入射ビームγが遮断されるため、それを受信用の超
音波探触子２７′で検出することにより欠陥の有無を検
知できる。そしてこの場合、軸方向欠陥８が前記タイプ
IV以上の軸方向欠陥のときには遮断作用が大きく、欠陥
の有無が容易に判定できる。
合、入射ビームγが遮断されるため、それを受信用の超
音波探触子２７′で検出することにより欠陥の有無を検
知できる。そしてこの場合、軸方向欠陥８が前記タイプ
IV以上の軸方向欠陥のときには遮断作用が大きく、欠陥
の有無が容易に判定できる。
【００３４】ところで、ホイール３の両側に配設する２
つの超音波探傷機は同等の性能を有する必要はない。す
なわち、本発明の探傷手法は図７に示した探傷手順にお
いて、１つの探傷機を用いた探傷において欠陥波形が得
られた場合においてのみ実施するため、同等の性能を有
する探傷機を２台用意することは必ずしも必要ではな
い。
つの超音波探傷機は同等の性能を有する必要はない。す
なわち、本発明の探傷手法は図７に示した探傷手順にお
いて、１つの探傷機を用いた探傷において欠陥波形が得
られた場合においてのみ実施するため、同等の性能を有
する探傷機を２台用意することは必ずしも必要ではな
い。
【００３５】また、受信用の超音波探触子２７や送信用
の超音波探触子２７′の超音波入射角は両者で同一であ
れば、１つの翼植込部に対して異なる入射角の探触子を
用いてもよい。さらに首振り角Ａについても、２つの探
傷機で同じであれば、一つに限定されることもない。ま
た１つの探傷機に複数の超音波探触子を搭載すること
で、１回の走査で翼植込部の複数のフックを同時に、ま
た異なった探傷条件で１つのフック部の探傷を行なうこ
ともできる。
の超音波探触子２７′の超音波入射角は両者で同一であ
れば、１つの翼植込部に対して異なる入射角の探触子を
用いてもよい。さらに首振り角Ａについても、２つの探
傷機で同じであれば、一つに限定されることもない。ま
た１つの探傷機に複数の超音波探触子を搭載すること
で、１回の走査で翼植込部の複数のフックを同時に、ま
た異なった探傷条件で１つのフック部の探傷を行なうこ
ともできる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は送信用の
超音波探触子と受信用の超音波探触子とを探傷の対象と
するホイールの互いに反対側に設けるようにしたので、
欠陥の検出感度を高く保ったままで欠陥の存在及び大き
さを精度良く評価でき、発生が予想される欠陥形状を容
易に弁別することができる。さらに、超音波探触子保持
体をロータシャフトの外周に敷設されたガイドレールに
沿って移動可能とした場合には、装置自体を小型にで
き、手により容易に支持して走査が可能であり、またシ
ャフトの構造によらずに探傷が実施できる。
超音波探触子と受信用の超音波探触子とを探傷の対象と
するホイールの互いに反対側に設けるようにしたので、
欠陥の検出感度を高く保ったままで欠陥の存在及び大き
さを精度良く評価でき、発生が予想される欠陥形状を容
易に弁別することができる。さらに、超音波探触子保持
体をロータシャフトの外周に敷設されたガイドレールに
沿って移動可能とした場合には、装置自体を小型にで
き、手により容易に支持して走査が可能であり、またシ
ャフトの構造によらずに探傷が実施できる。
【図１】本発明における超音波探傷機の正面図。
【図２】本発明における超音波探傷機の側面図。
【図３】本発明に一実施例を示す側面図。
【図４】本発明にによる超音波探傷法を説明するための
図で、（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向正面
図。
図で、（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向正面
図。
【図５】翼植込部に発生が予想される軸方向欠陥の分類
を示す図。
を示す図。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の探傷方法と本
発明の探傷方法による軸方向欠陥の超音波受信波形の一
例を示す図。
発明の探傷方法による軸方向欠陥の超音波受信波形の一
例を示す図。
【図７】本発明の超音波探傷方法を適用した探傷方法の
フローチャート。
フローチャート。
【図８】本発明の他の実施例を示す図で、（ａ）は半径
方向断面図、（ｂ）は周方向正面図。
方向断面図、（ｂ）は周方向正面図。
【図９】上記タービンロータの一例を示す斜視図。
【図１０】従来の超音波探傷方法の一例を示す解説図。
【図１１】図１０の超音波探傷方法を説明する図で、
（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向正面図。
（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向正面図。
【図１２】２つの超音波探触子を用いた従来の超音波探
傷方法を示す説明図。
傷方法を示す説明図。
【図１３】図１２の超音波探傷方法を説明する図で、
（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向正面図。
（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）は周方向正面図。
１ タービンロータ ２ シャフト ３ ホイール ４ 翼 ５ 植込み部 ６，２７，２７′ 超音波探触子 ８ 欠陥 １２ 入射超音波ビーム １３ 反射超音波ビーム ２０，２０′ 超音波探触子保持体 ２１ ガイドレール ２２ 溝つきローラ ２３ ローラ ２５ ロータリエンコーダ ２６ 長孔 ２８ 超音波探触子保持機構 ２９ ハンドグリップ
Claims (7)
- 【請求項１】タービンのロータシャフトと同心状に設け
られたホイールを超音波により探傷する超音波探傷方法
において、上記ホイールの一面側に配設された送信用超
音波探触子からホイール内に超音波ビームを入射すると
ともに、その超音波ビームの反射ビームをホイールの他
面側に配設された受信用超音波探触子により受信するこ
とによってホイールの探傷を行なうことを特徴とする、
超音波探傷方法。 - 【請求項２】タービンのロータシャフトと同心状に設け
られたホイールを超音波により探傷する超音波探傷方法
において、上記ホイールの一面側に配設された送信用超
音波探触子からホイール内に超音波ビームを入射すると
ともに、その入射超音波ビームが欠陥の存在によって遮
断される透過超音波ビームを、ホイールの他面側に配設
された受信用超音波探触子により受信することによって
ホイールの探傷を行なうことを特徴とする、超音波探傷
方法。 - 【請求項３】タービンのロータシャフトの外周に敷設さ
れたガイドレールに沿って移動可能な超音波探触子保持
体と、その超音波探触保持体に装着され、超音波ビーム
の発射方向或は受信方向を任意に設定可能な１つの超音
波探触子とを有することを特徴とする、超音波探傷機。 - 【請求項４】超音波探触子は、タービンロータシャフト
の半径方向に移動調整可能に超音波探触子保持体に装着
されていることを特徴とする、請求項３記載の超音波探
傷機。 - 【請求項５】超音波探触子保持体にはハンドグリップが
設けられていることを特徴とする、請求項３又は４記載
の超音波探傷機。 - 【請求項６】ロータシャフトの外周に敷設されたガイド
レールに沿って移動可能な超音波探触子保持体に、超音
波ビームの反射方向或は受信方向を任意に設定可能な１
つの超音波探触子を装着した２台の超音波探傷機を、各
超音波探触子が互いにホイールに対して対称位置になる
ようにホイールの両側に配設したことを特徴とする、超
音波探傷装置。 - 【請求項７】ロータシャフトの外周に敷設されたガイド
レールに沿って移動可能な超音波探触子保持体に、超音
波ビームの発射方向或は受信方向を任意に設定可能な１
つの超音波探触子を装着した２台の超音波探傷機を、ホ
イールを挾むように、かつ一方の超音波探触子からの入
射超音波ビームが欠陥の存在によって遮断される透過超
音波ビームを他方の超音波探触子で受信できるように配
設したこを特徴とする、超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03157294A JP3808513B2 (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 超音波探傷方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03157294A JP3808513B2 (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 超音波探傷方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244024A true JPH07244024A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3808513B2 JP3808513B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=12334897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03157294A Expired - Lifetime JP3808513B2 (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 超音波探傷方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3808513B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066012A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Idemitsu Eng Co Ltd | 表面波による欠陥の検査方法及び検査装置 |
| JP2009244079A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | タービン翼植込部超音波探傷装置および探傷方法 |
| JP2011064577A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン用ロータディスクの超音波探傷装置及び超音波探傷方法 |
| JP2013057681A (ja) * | 2012-11-19 | 2013-03-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン用ロータディスクの超音波探傷装置 |
| JP2013068504A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ロータディスクの翼溝部の探傷装置 |
| JP2016206049A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 超音波検査装置 |
| CN109856240A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-07 | 吉林大学 | 多功能高精度的超声扫查成像装置 |
| CN117740954A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-03-22 | 成都铁安科技有限责任公司 | 一种探头夹具及探头载体 |
| US20250052170A1 (en) * | 2023-08-07 | 2025-02-13 | Siemens Energy, Inc. | System and method for ultrasonic phased array inspection of integral shroud drum stage t-root blades |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2839662C (en) | 2011-06-22 | 2016-08-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Ultrasonic testing method of wheel |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP03157294A patent/JP3808513B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066012A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Idemitsu Eng Co Ltd | 表面波による欠陥の検査方法及び検査装置 |
| JP2009244079A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | タービン翼植込部超音波探傷装置および探傷方法 |
| JP2011064577A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン用ロータディスクの超音波探傷装置及び超音波探傷方法 |
| JP2013068504A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ロータディスクの翼溝部の探傷装置 |
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| JP2016206049A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 超音波検査装置 |
| CN109856240A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-07 | 吉林大学 | 多功能高精度的超声扫查成像装置 |
| CN109856240B (zh) * | 2019-01-30 | 2023-10-17 | 吉林大学 | 多功能高精度的超声扫查成像装置 |
| US20250052170A1 (en) * | 2023-08-07 | 2025-02-13 | Siemens Energy, Inc. | System and method for ultrasonic phased array inspection of integral shroud drum stage t-root blades |
| CN117740954A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-03-22 | 成都铁安科技有限责任公司 | 一种探头夹具及探头载体 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3808513B2 (ja) | 2006-08-16 |
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