JPH08292176A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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Publication number
JPH08292176A
JPH08292176A JP7096406A JP9640695A JPH08292176A JP H08292176 A JPH08292176 A JP H08292176A JP 7096406 A JP7096406 A JP 7096406A JP 9640695 A JP9640695 A JP 9640695A JP H08292176 A JPH08292176 A JP H08292176A
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JP
Japan
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ultrasonic
probe
inspected
ultrasonic waves
notch
Prior art date
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Pending
Application number
JP7096406A
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English (en)
Inventor
Yuji Nishi
雄司 西
Kazuhiro Funato
一寛 船戸
Yoshihiro Kamisugi
欣宏 神杉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP7096406A priority Critical patent/JPH08292176A/ja
Publication of JPH08292176A publication Critical patent/JPH08292176A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/269Various geometry objects
    • G01N2291/2695Bottles, containers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波探傷子から比較的深い(例えば300
〜400mm)ところに位置するノズル内面のコーナ部
のノッチから、大きな反射エコーを受信することがで
き、これにより高いS/N比でノッチの探傷ができる超
音波探傷子を提供する。 【構成】 超音波を発射する振動子12と、振動子を内
部に充填した探触子本体14とからなる。探触子本体は
被検査材2の円弧状の凹面2aに接触する接触面12a
を有する。振動子12は接触面側が膨らんだ凸面12a
を有しかつこの凸面に直交する方向に超音波を発射する
ようになっている。また振動子の凸面は、被検査材の円
弧状の凹面で屈折する超音波がほぼ平行に被検査材内に
伝播する大きさの円弧面に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、部材の欠陥を超音波で
調べる超音波探傷装置用の超音波探触子に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、原子力圧力容器の部分断面斜視
図である。この図に示す入口及び出口のノズル内面のコ
ーナ部には、例えば長期間の使用により応力腐食割れの
ような微細な亀裂やノッチ(以下、単にノッチという)
が発生することがある。このため、ノズル内面のコーナ
部のノッチを外部から調べるために、従来から超音波探
傷検査が行われている。
【0003】図5は、ノズル内面のコーナ部の超音波探
傷検査方法を示す模式図である。この図に示すように、
ノズル内面のコーナ部のノッチを外部から調べるため
に、ノズル外面の円弧状の隅部に超音波探触子1を当
て、この超音波探触子から超音波を圧力容器の内部に向
けて発射し、ノッチから反射される超音波(反射エコ
ー)の波形から、ノッチの存在の有無やその大きさを判
断していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の超音波探傷では、平板部分や浅い部分のノッチは、反
射エコーの高さが十分大きく、高いS/N比(ノイズに
対する信号の割合)でノッチの探傷ができるが、ノズル
内面のコーナ部は、超音波探傷子1から300〜400
mmの深さにあり、かつコーナ部のため超音波が広がっ
て拡散し、反射エコーの高さが大幅に低くなり、S/N
比が悪化してノッチの探傷精度が悪化する問題点があっ
た。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、超
音波探傷子から比較的深い(例えば300〜400m
m)ところに位置するノズル内面のコーナ部のノッチか
ら、大きな反射エコーを受信することができ、これによ
り高いS/N比でノッチの探傷ができる超音波探傷子を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、超音波
を発射する振動子と、該振動子を内部に充填した探触子
本体と、からなり、探触子本体は被検査材の円弧状の凹
面に接触する接触面を有し、振動子は前記接触面側が膨
らんだ凸面を有しかつ該凸面に直交する方向に超音波を
発射するようになっている、ことを特徴とする超音波探
触子が提供される。
【0007】本発明の好ましい実施例によれば、前記振
動子の凸面は、被検査材の円弧状の凹面で屈折する超音
波がほぼ平行に被検査材内に伝播する大きさの円弧面に
形成されている。また、前記探触子本体は樹脂製であ
り、被検査材は金属製である、ことが好ましい。
【0008】
【作用】本願発明の発明者等は、従来の超音波探触子に
内蔵されている振動子が平板状であり、この振動子から
発振された超音波が、被検査材(ノズル)の円弧状の凹
面で屈折することにより、超音波探触子に比較的近い浅
い部分(例えば100mm前後)に焦点を結んだのちに
拡散することを解析により確認した。このため、超音波
探傷子から比較的深い(例えば300〜400mm)と
ころに位置するノズル内面のコーナ部のノッチには、超
音波が大きく広がって拡散するため、この拡散された超
音波による反射エコーが弱くなってしまい、反射エコー
の高さが大幅に低くなり、S/N比が悪化することがわ
かった。本発明はかかる新規の知見に基づくものであ
る。
【0009】すなわち、上述した本発明の構成によれ
ば、超音波探触子に内蔵された振動子が、被検査材に接
触する接触面側に膨らんだ凸面を有しており、この凸面
に直交する方向に超音波が発射されるので、被検査材
(ノズル)の円弧状の凹面で屈折した超音波の焦点位置
を、深く(好ましくは無限に)することができ、超音波
の広がり幅を狭くすることができる。従って、超音波探
傷子から比較的深い(例えば300〜400mm)とこ
ろに位置するノズル内面のコーナ部のノッチに、広がり
が小さい強い超音波を当てることができ、このノッチに
より反射された反射エコーも強くなり、反射エコーの高
さが大きくなり、S/N比を改善することができる。
【0010】更に、振動子の凸面を、被検査材の円弧状
の凹面で屈折する超音波がほぼ平行に被検査材内に伝播
する大きさの円弧面に形成することにより、被検査材内
に伝播する超音波の広がりがほとんどなくなり、一層強
い超音波をノッチに当てることができ、反射エコーも更
に強くなり、S/N比を更に改善することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づ
いて説明する。なお、各図において共通の部材には同一
の符号を付して使用する。図1は、本発明による超音波
探触子の外形図であり、(A)は正面図、(B)は側面
図、(C)は底面図である。本発明の超音波探触子10
は、超音波を発射する振動子12と、振動子12を内部
に充填した探触子本体14とからなる。探触子本体14
は樹脂製であり、例えばアクリル樹脂からなる。また、
被検査材は通常金属製、例えば鋼材からなる。
【0012】本発明の探触子本体14は、被検査材の円
弧状の凹面に接触する接触面14aを有する。この接触
面14aは図1に示すように少なくとも一方向が円弧状
になっており、被検査材の円弧状の凹面に密に接触でき
るようになっている。また、接触面14aには、凹溝1
4bが設けられており、この凹溝14bに超音波を伝播
させる媒体となる液体、例えば水、をコネクタ13を介
して供給することにより、超音波探傷検査時に探触子の
接触面14aと被検査面との間に媒体を存在させ、超音
波の被検査材への伝播が円滑になるようになっている。
なお、図1において、15は超音波探触子を移動させる
アーム(図示せず)等への取付け部である。
【0013】図2は、本発明による超音波探触子による
超音波の伝播状態を示す図であり、図3は、従来の超音
波探触子による同様の図である。以下、図2と図3を対
比させて説明する。図2(A)は、本発明による超音波
探触子10と、被検査材2(例えばノズル)の円弧状の
凹面2aとの接触部を示している。本発明の振動子12
は探触子本体14の接触面14aの側が膨らんだ凸面を
有しこの凸面に直交する方向に超音波3を発射するよう
になっている。これに対して図3(A)は、従来の超音
波探触子4と、被検査材2の円弧状の凹面2aとの接触
部を示しており、振動子5は平板状であり、振動子5の
軸線方向に超音波3を発射するようになっている。
【0014】図2(A)及び図3(A)において、振動
子12、5から発射された超音波3は、被検査材2の凹
面2aで屈折して、被検査材2の内部に伝播される。こ
の屈折は、凹面2aの垂線に対する超音波3の入射角を
α、屈折角をβとするとき、sin(α)/C1 =si
n(β)/C2 ...( 式1)の関係で示される。ここ
で、C1 、C2 は、各物質中の音波の伝播速度(音速)
であり、例えばアクリル樹脂中の縦波の音速C1 は、約
2730m/s、鋼材中の縦波,横波の音速C2 はそれ
ぞれ約5900m/s、約3230m/sである。
【0015】図3に示す従来の超音波探触子4の場合、
振動子5の軸線方向に超音波3が発射されるので、例え
ば凹面2aの円弧面の半径Rを90mmとするとき、被
検査材2(鋼材)に縦波が伝播する場合の屈折角βは式
1より約17.5°となり、図3(B)に示すように、
超音波探触子4からから発振された超音波3が、超音波
探触子4に比較的近い浅い部分(縦波の場合約75mm
前後)に焦点を結んだのちに拡散することになる。従っ
て、例えば凹面2aから約200、250、350mm
程度離れた部分での超音波の拡散幅をa1,a2,a3 とす
ると、同一のノッチ幅Sの拡散幅に対する比率は、S/
1 >S/a2 >S/a3 ...(式2)となる。
【0016】この式2は、路程(超音波探傷子からの深
さ)が大きくなればなるほど、同一寸法のノッチからの
反射エコーの高さが低くなることを示している。従っ
て、従来の超音波探触子4の場合、超音波探傷子から比
較的深い(例えば300〜400mm)ところに位置す
るノズル内面のコーナ部のノッチには、超音波3が図3
(B)のように大きく広がって拡散するため、この拡散
された超音波による反射エコーも弱くなってしまい、反
射エコーの高さが大幅に低くなり、S/N比が悪化する
ことがわかる。
【0017】これに対して、図2に示す本発明の超音波
探触子10の場合、振動子12は探触子本体14の接触
面14aの側が膨らんだ凸面を有しこの凸面に直交する
方向に超音波3を発射するので、図2(B)に示すよう
に、被検査材2(ノズル)の円弧状の凹面2aで屈折し
た超音波3の焦点位置を、深く(好ましくは無限に)す
ることができ、超音波の広がり幅を狭くすることができ
る。
【0018】この振動子12の凸面は、被検査材2の円
弧状の凹面2aで屈折する超音波がほぼ平行に被検査材
2の内部に伝播する大きさの円弧面に形成するのがよ
い。すなわち、式1から、例えば凹面2aの円弧面の半
径Rを90mmとするとき、被検査材2(鋼材)に縦波
が伝播する場合の屈折角αを約3.7°とし、横波が伝
播する場合の屈折角αを約6.7°となるように振動子
12の凸面を形成することにより、図2(B)に示すよ
うに、超音波探触子10からから発振された超音波を、
ほぼ平行に被検査材2(鋼材)の内部に伝播させること
ができ、例えば凹面2aから約200、250、350
mm程度離れた部分での超音波の拡散幅が全てほぼ同一
のaとすることができ、ノッチ幅Sの拡散幅に対する比
率は、S/a...(式3)となる。すなわち、被検査
材内に伝播する超音波3の広がりがほとんどなくなり、
一層強い超音波3をノッチに当てることができ、反射エ
コーも更に強くなり、S/N比を更に改善することがで
きる。
【0019】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できる
ことは勿論である。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明の超音波探触子
は、超音波探傷子から比較的深い(例えば300〜40
0mm)ところに位置するノズル内面のコーナ部のノッ
チから、大きな反射エコーを受信することができ、これ
により高いS/N比でノッチの探傷ができる、等の優れ
た効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波探触子の外形図である。
【図2】本発明による超音波探触子による超音波の伝播
状態を示す図である。
【図3】従来の超音波探触子による図2と同様の図であ
る。
【図4】原子力圧力容器の部分断面斜視図である。
【図5】ノズル内面のコーナ部の超音波探傷検査方法を
示す模式図である。
【符号の説明】
1 超音波探触子 2 被検査材(ノズル) 2a 凹面 3 超音波 4 超音波探触子 5 振動子 10 超音波探触子 12 振動子 13 コネクタ 14 探触子本体 14a 接触面 14b 凹溝 15 取付け部 α 入射角 β 屈折角 C1 、C2 物質中の音波の伝播速度(音速) S ノッチ幅 a1,a2,a3,a 超音波の拡散幅

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を発射する振動子と、該振動子を
    内部に充填した探触子本体と、からなり、探触子本体は
    被検査材の円弧状の凹面に接触する接触面を有し、振動
    子は前記接触面側が膨らんだ凸面を有しかつ該凸面に直
    交する方向に超音波を発射するようになっている、こと
    を特徴とする超音波探触子。
  2. 【請求項2】 前記振動子の凸面は、被検査材の円弧状
    の凹面で屈折する超音波がほぼ平行に被検査材内に伝播
    する大きさの円弧面に形成されている、ことを特徴とす
    る請求項1に記載の超音波探触子。
  3. 【請求項3】 前記探触子本体は樹脂製であり、被検査
    材は金属製である、ことを特徴とする請求項1に記載の
    超音波探触子。
JP7096406A 1995-04-21 1995-04-21 超音波探触子 Pending JPH08292176A (ja)

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JP7096406A JPH08292176A (ja) 1995-04-21 1995-04-21 超音波探触子

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JP7096406A JPH08292176A (ja) 1995-04-21 1995-04-21 超音波探触子

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007114075A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Hitachi Ltd 超音波探傷装置の超音波探触子
JP2019506597A (ja) * 2015-12-18 2019-03-07 エレクトリシテ ド フランス 円筒壁上の溶接欠陥を検査および測定する装置ならびにその実装方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007114075A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Hitachi Ltd 超音波探傷装置の超音波探触子
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